แรงอัดเป็นวิธีที่มีประสิทธิภาพในการวัดว่าพื้นผิวหรือวัสดุสามารถรับน้ำหนักได้มากเพียงใด การทดสอบความแรงประเภทนี้ดำเนินการโดยการออกแรงกดลงบนวัตถุ จับคู่กับแรงที่เท่ากันและตรงข้ามกันที่กระทำขึ้นที่ด้านล่าง กล่าวอีกนัยหนึ่งคือคุณบีบมัน - จากนั้นใช้สูตรทางคณิตศาสตร์อย่างง่ายเพื่อกำหนดแรงอัดที่ใช้ก่อนที่วัสดุจะล้มเหลว
ทีแอล; DR (ยาวเกินไป; ไม่ได้อ่าน)
สูตรความเค้นอัดคือ:
CS = F ÷ A โดยที่ CS คือกำลังอัด F คือ แรงหรือโหลด ณ จุดเสีย และ failure อา คือ พื้นที่ผิวหน้าตัดเริ่มต้น
ข้อควรพิจารณาในการทดสอบแรงอัด
การทดสอบกำลังรับแรงอัดต้องมีการวัดที่แม่นยำ ดังนั้นจึงต้องดำเนินการ "การบีบรัด" ของการทดสอบความเค้นแรงอัด ภายใต้สภาวะควบคุมอย่างระมัดระวัง รวมทั้งแรงที่เท่ากันและตรงข้ามกันที่ใช้บีบอัดวัสดุจากทั้งด้านบนและ ด้านล่าง.
ด้วยเหตุนี้ และเนื่องจากการทดสอบดำเนินการจนถึงจุดเกิดความล้มเหลวหรือการเสียรูปถาวร คุณจึงไม่ทดสอบโครงสร้างจริงในแหล่งกำเนิด คุณต้องทดสอบตัวอย่างลูกบาศก์หรือทรงกระบอกแทน รูปทรงลูกบาศก์หรือทรงกระบอกช่วยให้แน่ใจว่าคุณจะมีพื้นผิวเรียบและขนานกันที่ด้านบนและด้านล่างของคุณ of ชิ้นงานทดสอบ และใบหน้าทั้งสองควรเป็นหน้าตัด กล่าวคือ ถ่ายที่มุมฉากกับแกนตั้งของ ตัวอย่าง
จุดข้อมูลในสูตรความเค้นอัด
เมื่อคุณได้ตั้งค่าตัวอย่างของคุณในเครื่องมือที่เหมาะสมสำหรับกระบวนการ "บีบอัด" ทางวิทยาศาสตร์แล้ว คุณจะต้องจดบันทึกจุดข้อมูลสองจุด อย่างแรกคือพื้นที่หน้าตัดของชิ้นงานทดสอบที่คุณกำลังข้าม หรือกล่าวอีกนัยหนึ่งคือ พื้นที่ผิวของใบหน้าเพียงด้านเดียว
จุดข้อมูลอื่นที่คุณต้องวัดคือแรงที่ใช้กับชิ้นงานทดสอบของคุณในขณะที่มันล้มเหลว คุณจะใช้แรงอย่างช้าๆ จนกระทั่งเกิดความล้มเหลว ซึ่งมักจะกำหนดไว้เป็นการเสียรูปถาวร กล่าวคือ การเสียรูปที่จะไม่กลับเป็นรูปร่างเดิมเมื่อนำแรงอัดออก บ่อยครั้ง "การเปลี่ยนรูปถาวร" เกิดขึ้นเมื่อวัตถุแตก
เคล็ดลับ
หากคุณใช้หน่วยมาตรฐานของสหรัฐอเมริกา ให้วัดแรงเป็นปอนด์และพื้นที่เป็นตารางนิ้ว เพื่อให้ผลลัพธ์ของคุณอยู่ในหน่วยมาตรฐาน psi หรือปอนด์ต่อตารางนิ้ว
การคำนวณกำลังรับแรงอัด
เมื่อคุณมีจุดข้อมูลเหล่านี้แล้ว ไม่ว่าคุณจะวัดด้วยตัวเองในห้องแล็บหรือได้รับในโจทย์ปัญหา คุณก็สามารถคำนวณกำลังรับแรงอัดของวัตถุได้ สูตรคือ:
CS = F ÷ A โดยที่ CS คือกำลังอัด F คือ แรงหรือโหลด ณ จุดเสีย และ failure อา คือ พื้นที่ผิวหน้าตัดเริ่มต้น
ตัวอย่าง: คุณถูกขอให้คำนวณกำลังรับแรงอัดของกระบอกสูบคอนกรีต ใบหน้าตัดขวางของกระบอกสูบแต่ละด้านมีความกว้าง 6 นิ้ว และกระบอกสูบล้มเหลวด้วยแรง 71,000 ปอนด์ กำลังรับแรงอัดของตัวอย่างคอนกรีตนั้นคืออะไร?
คุณสามารถแทนที่การวัดแรง 71,000 ปอนด์ลงในสมการของคุณสำหรับ F. แต่อย่ารีบร้อนและเสียบปลั๊ก 6 นิ้วสำหรับพื้นที่ผิวตัดขวาง อา. คุณได้รับเส้นผ่านศูนย์กลางของใบหน้าของทรงกระบอกแล้ว แต่สิ่งที่คุณต้องการคือพื้นที่ผิวของใบหน้านั้น
ในการคำนวณพื้นที่ผิว จำไว้ว่าพื้นที่ของวงกลมคือ πr2ที่ไหน r คือรัศมีของวงกลม ซึ่งเท่ากับ 1/2 ของเส้นผ่านศูนย์กลางของวงกลม ด้วยเส้นผ่านศูนย์กลาง 6 นิ้ว รัศมีวงกลมของคุณคือ 3 นิ้ว และพื้นที่ของมันคือ π(3)2 = 28.26 นิ้ว2.
เมื่อคุณมีข้อมูลแล้ว สมการของคุณจะอ่านได้ดังนี้:
CS = 71,000 ปอนด์ ÷ 28.26 นิ้ว2 = 2,512 psi
ดังนั้น กำลังอัดของตัวอย่างของคุณคือ 2,512 psi อนึ่ง โครงตาข่ายนี้มีกำลังอัดมาตรฐาน 2,500 psi ของคอนกรีตสำหรับใช้งานในที่พักอาศัย คอนกรีตสำหรับโครงสร้างเชิงพาณิชย์สามารถมีกำลังอัด 4,000 psi ขึ้นไป