วิธีการกำหนดโมดูลัสของการแตกออก

หากคุณต้องการค้นหาว่าวัสดุมีความแข็งแรงเพียงใด วิธีหนึ่งคือการทดสอบว่าวัสดุแตกหักง่ายเพียงใด โมดูลัสของการแตกร้าวหรือเรียกอีกอย่างว่ากำลังรับแรงดัดงอหรือกำลังการแตกตามขวาง ช่วยให้คุณรับน้ำหนักได้สูงสุดก่อนที่วัสดุจะแตกหัก สำหรับวัสดุอย่างเช่น ไม้ โมดูลัสของการแตกร้าวมีการใช้งานในด้านวิศวกรรมและการก่อสร้าง

โมดูลัสของการแตกเป็นการวัดความดันหรือแรงต่อหน่วยพื้นที่ นักวิทยาศาสตร์และวิศวกรใช้อาร์เรย์ของขนาดสำหรับแรงกดดันในการกำหนดโมดูลัสของการแตกร้าว คุณสามารถหามันแสดงเป็นหน่วยของปาสกาลหรือเมกะปาสกาลรวมทั้งปอนด์ต่อตารางนิ้วหรือ psi

เมื่อวัสดุโค้งงอเพื่อตอบสนองต่อความเครียด วัสดุเหล่านั้นจะบีบอัดไปด้านหนึ่งและยืดไปตามอีกด้านหนึ่ง ในขณะที่คุณกดชิ้นไม้ลงไป ตัวอย่างเช่น ด้านที่ยืดออกจะขยายออกในทิศทางซ้าย ลง และขวา นักวิจัยมักใช้ โมดูลัสของ Youngการวัดความแข็งเพื่ออธิบายผลกระทบนี้

คุณสามารถคำนวณโมดูลัสของการแตก "ซิกม่า" โดยใช้สมการ σ_r = 3Fx/yz² สำหรับแรงโหลด F และขนาดมิติในสามทิศทาง x, y และ z ของวัสดุ ในกรณีนี้ ภาระคือแรงภายนอกที่วางบนวัสดุที่สนใจ แรงกดถูกนำไปใช้กับจุดศูนย์กลางของลำแสงของวัสดุที่ยกสูงจากพื้นเล็กน้อย จากการตั้งค่าการทดลองนี้ ซึ่งเรียกว่าการทดสอบการโหลดจุดศูนย์กลาง คุณสามารถสังเกตการเสียรูปของวัสดุเพื่อตอบสนองต่อความเครียดที่เกิดขึ้น

รักษาหน่วยของคุณให้สอดคล้องกันเมื่อทำการคำนวณนี้ ถ้าคุณใช้นิ้วสำหรับขนาดและปอนด์สำหรับแรงโหลด โมดูลัสของการแตกจะมีหน่วยเป็นปอนด์ต่อตารางนิ้ว

ตรวจสอบให้แน่ใจว่าไม่สับสนระหว่างโมดูลัสของการแตกกับค่าความต้านทานแรงดึง σ_TSความสามารถในการต้านทานการแตกหักของวัสดุเมื่ออยู่ภายใต้แรงตึง ในขณะที่โมดูลัสการแตกร้าวจะวัดความดันจำเพาะที่วัสดุกำลังจะแตกหัก ความต้านทานแรงดึงแสดงถึงความสามารถของวัสดุในการโค้งงอและทำให้เสียรูปก่อนแตกหัก

วิศวกรใช้การทดสอบการโค้งงอแบบสามจุดในการกำหนดความแข็งแรงพันธะ หรือโมดูลัสของการแตกร้าวของวัสดุ ตรงกันข้ามกับการทดสอบการโหลดจุดศูนย์กลาง วิธีนี้ใช้แรงที่แตกต่างกันสองแบบตามวัสดุของลำแสงที่แบ่งออกเป็นสามส่วนเท่าๆ กัน

ในขณะที่แรงที่ใช้ดัดวัสดุ ไม่ว่าจะเป็นไม้ ซีเมนต์ หรือสารอื่นๆ จะคอยติดตามอุณหภูมิและวิธีที่อนุภาคในวัสดุกระจายตัวเพื่อตอบสนองต่อความเครียด พวกเขาทำเช่นนี้เพื่อให้แน่ใจว่าวัสดุสามารถทนต่อแรงกดดันในการใช้งานเช่นฐานรากสำหรับอาคารหรือโครงการอื่น ๆ

ขณะที่วิศวกรสร้างกราฟว่าวัสดุเคลื่อนที่อย่างไรเพื่อตอบสนองต่อแรงในปริมาณที่แตกต่างกัน พวกเขาศึกษาว่าวัสดุเกิดการเสียรูปอย่างไร จากนั้นพวกเขาสามารถคำนวณโมดูลัสและโมดูลัสของการแตกร้าวของ Young

สำหรับเมทริกซ์ซีเมนต์ วัสดุประเภทหนึ่งที่ใช้ในโครงสร้างพื้นฐานทางแพ่ง เส้นใยคาร์บอน เส้นใยนาโน หรือท่อนาโนที่ทำให้วัสดุมีความแข็งแรงของโครงสร้าง คุณสามารถใช้ส่วนประกอบเหล่านี้ของเมทริกซ์ซีเมนต์ในการตรวจจับ การป้องกันด้วยคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าของรังสีที่เป็นอันตราย และป้องกันสารจากการสึกกร่อน

ขึ้นอยู่กับประเภทของส่วนประกอบที่ทำเมทริกซ์ซีเมนต์เหล่านี้ คุณสามารถศึกษาส่วนประกอบทางกายภาพและเคมีได้ คุณสมบัติ เช่น ไวต่อความร้อนและไฟฟ้า ความสามารถในการนำกระแสไฟฟ้า และความสามารถในการเก็บหรือถ่ายโอน ความร้อน

วัสดุบางชนิดใช้คอมโพสิตขนาดเกรนในระดับนาโนเมตร สารที่มีส่วนประกอบเป็นนาโนคอมโพสิตเหล่านี้มักจะมีค่าโมดูลัสความยืดหยุ่นสูงกว่า ความเค้นบนวัสดุจะเปลี่ยนแปลงได้เร็วเพียงใดเมื่ออยู่ภายใต้แรงกด การจัดเรียงทางเคมีของโมเลกุลในระดับนาโนหมายความว่าวัสดุเหล่านี้มีความต้านทานแรงดึง ความแข็ง ความเหนียว และความต้านทานต่อการสึกหรอที่มากขึ้น