Bir malzemenin ne kadar güçlü olduğunu anlamanız gerekiyorsa, bunun bir yolu kırılmanın ne kadar kolay olduğunu test etmektir. kırılma katsayısıEğilme mukavemeti veya enine yırtılma mukavemeti olarak da bilinen, malzeme kırılmadan hemen önce size maksimum yük kapasitesini verir. Ahşap gibi bir malzeme için, kopma modülünün mühendislik ve inşaatta uygulamaları vardır.
Kopma modülü, birim alan başına basınç veya kuvvet ölçümüdür. Bilim adamları ve mühendisler, kopma modülünü belirlerken basınç için bir dizi büyüklük kullanır. Bunu paskal veya megapaskal birimlerinin yanı sıra inç kare başına pound veya psi olarak da bulabilirsiniz.
Malzemeler strese tepki olarak büküldükçe bir taraf boyunca sıkışır ve diğer taraf boyunca gerilirler. Örneğin, bir tahta parçasını aşağı doğru ittiğinizde, gerilmiş taraf sola, aşağı ve sağa doğru genişleyecektir. Araştırmacılar sıklıkla kullanır Gencin modülü, bu etkiyi tanımlamak için bir sertlik ölçüsü.
Kopma Modülünü Hesapla
Denklemi kullanarak kopma modülünü "sigma" hesaplayabilirsiniz.
σr = 3Fx/yz2 yük kuvveti için F ve boyut boyutları üç yönde, x, y ve z, malzemenin. Bu durumda yük, ilgilenilen malzemeye uygulanan dış kuvvettir. Yük kuvveti, zeminin biraz üzerinde yükseltilmiş bir malzeme kirişinin merkezine uygulanır. Merkez nokta yükleme testi olarak bilinen bu deney düzeneğinden, malzemenin kendisine uygulanan gerilime tepki olarak deformasyonunu gözlemleyebilirsiniz.Bu hesaplamayı yaparken birimlerinizi tutarlı tutun. Boyutlar için inç ve yük kuvveti için pound kullanırsanız, kopma modülü inç kare başına pound birimine sahip olacaktır.
Kopma modülünü çekme mukavemeti ile karıştırmamaya dikkat edin, σTS, bir malzemenin gerilim altındayken kırılmaya direnme yeteneği. Kopma modülü, bir malzemenin kırılmak üzere olduğu özgül basıncı ölçerken, çekme mukavemeti, malzemenin kırılmadan önce bükülme ve deforme olma kapasitesini temsil eder.
Üç Noktalı Bükme Testi
Mühendisler, bir malzemenin bağ mukavemetini veya kopma modülünü belirlemek için üç noktalı bir bükülme testi kullanır. Merkez nokta yükleme testinin aksine, bu yöntem, kirişi üç eşit parçaya bölen malzeme boyunca iki farklı kuvvet kullanır.
Uygulanan kuvvetler, ahşap, çimento veya başka herhangi bir madde olsun, malzemeyi bükerken, sıcaklığı ve malzemedeki parçacıkların strese tepki olarak kendilerini nasıl dağıttığını takip ederler. Bunu, binaların veya diğer projelerin temelleri gibi uygulamalarda malzemenin basınçlara dayanabilmesini sağlamak için yaparlar.
Mühendisler, farklı kuvvet miktarlarına tepki olarak malzemenin kendi kendine nasıl yer değiştirdiğine dair grafikler oluştururken, malzemelerin nasıl deformasyona uğradığını inceler. Daha sonra Young modülünü ve kopma modülünü hesaplayabilirler.
Mukavemet Bileşenleri
Bir çimento matrisi için, sivil altyapıda kullanılan bir malzeme türü, malzemeyi oluşturan karbon lifleri, nano lifler veya nanotüpler yapısal gücü sağlar. Çimento matrisinin bu bileşenlerini, zararlı radyasyonun algılanmasında, elektromanyetik olarak korunmasında ve maddelerin aşınmasını önlemede kullanabilirsiniz.
Bu çimento matrislerini oluşturan bileşenlerin türüne bağlı olarak, bunları fiziksel ve kimyasal olarak inceleyebilirsiniz. ısıya ve elektriğe karşı duyarlılık, akım iletme yeteneği ve depolama veya aktarma kapasitesi gibi özellikler sıcaklık.
Bazı malzemeler nanometre ölçeğinde tane boyutunda kompozitler kullanır. Bu nanokompozit bazlı maddeler, basınç altında malzeme üzerindeki stresin ne kadar hızlı değiştiği, elastisite modülü için daha yüksek değerlere sahip olma eğilimindedir. Moleküllerin nano ölçekteki kimyasal düzenlemeleri, bu malzemelerin daha fazla gerilme mukavemetine, sertliğe, tokluğa ve yıpranmaya karşı dirence sahip olduğu anlamına gelir.