Якщо вам потрібно з’ясувати, наскільки міцний матеріал, один із способів - перевірити, наскільки легко його зламати. модуль розриву, також відомий як міцність на вигин або поперечна міцність на розрив, дає вам максимальну вантажопідйомність безпосередньо перед руйнуванням матеріалу. Для такого матеріалу, як дерево, модуль розриву застосовується в техніці та будівництві.
Модуль розриву - це вимірювання тиску або сили на одиницю площі. Вчені та інженери використовують масив величин для тиску при визначенні модуля розриву. Ви можете знайти його в одиницях паскалів або мегапаскалів, а також у фунтах на квадратний дюйм або фунтів на квадратний дюйм.
Коли матеріали згинаються у відповідь на стрес, вони стискаються вздовж однієї сторони та тягнуться вздовж іншої. Наприклад, коли ви натискаєте на шматок дерева, розтягнута сторона розширюватиметься вліво, вниз і вправо. Дослідники часто використовують Модуль Юнга, міра жорсткості, щоб описати цей ефект.
Обчислити модуль розриву
Ви можете розрахувати модуль розриву, "сигма", використовуючи рівняння
σр = 3Fx / yz2 для сили навантаження F і розмір розмірів у трьох напрямках, х, р і z, матеріалу. У цьому випадку навантаження - це зовнішня сила, що діє на матеріал, що цікавить. Сила навантаження прикладається до центру балки матеріалу, піднесеного трохи над землею. За допомогою цієї експериментальної установки, відомої як випробування на центральну точку навантаження, ви можете спостерігати деформацію матеріалу у відповідь на напруження, що на нього діють.Зберігайте свої одиниці послідовними при виконанні цього розрахунку. Якщо ви використовуєте дюйми для розмірів і фунти для сили навантаження, модуль розриву матиме одиниці фунтів на квадратний дюйм.
Не переплутайте модуль розриву з міцністю на розрив, σTS, здатність матеріалу протистояти руйнуванню, перебуваючи під напругою. У той час як модуль розриву вимірює питомий тиск, при якому матеріал має розірватися, межа міцності на розрив являє собою здатність матеріалу згинатися та деформуватися перед руйнуванням.
Триточковий тест на вигин
Інженери використовують триточковий тест на вигин для визначення міцності зв’язку або модуля розриву матеріалу. На відміну від випробування навантаження на центральну точку, цей метод використовує дві різні сили вздовж матеріалу балки, які ділять її на три рівні частини.
Оскільки прикладені сили згинають матеріал, будь то дерево, цемент чи будь-яка інша речовина, вони відстежують температуру та спосіб розподілу частинок у матеріалі у відповідь на стрес. Вони роблять це, щоб переконатись, що матеріал може витримувати тиск у таких додатках, як фундаменти для будівель чи інші проекти.
Поки інженери створюють графіки того, як матеріал витісняє себе у відповідь на різну силу, вони вивчають, як матеріали піддаються деформації. Потім вони можуть обчислити модуль Янга та модуль розриву.
Компоненти міцності
Для цементної матриці, типу матеріалу, що використовується в цивільній інфраструктурі, вуглецеві волокна, нановолокна або нанотрубки, що роблять матеріал, забезпечують структурну міцність. Ви можете використовувати ці компоненти цементної матриці для зондування, електромагнітного екранування шкідливого випромінювання та запобігання корозії речовин.
Залежно від типу компонентів, з яких виготовляються ці цементні матриці, ви можете вивчити їх на фізичні та хімічні показники такі властивості, як сприйнятливість до тепла та електрики, здатність проводити струм і здатність зберігати або передавати тепло.
У деяких матеріалах використовуються композити розміром із зерна в нанометровому масштабі. Ці речовини на основі нанокомпозитів, як правило, мають вищі значення модуля пружності, наскільки швидко змінюється навантаження на матеріал під тиском. Хімічне розташування молекул на наномасштабі означає, що ці матеріали мають більшу міцність на розрив, твердість, в'язкість і стійкість до зносу.
