Дізнатися, скільки сили може витримати об’єкт перед тим, як зламатися, стає в нагоді у багатьох ситуаціях, особливо для інженерів. Це має бути визначено на основі експериментальних результатів, які, по суті, передбачають вплив матеріалу на зростаючу кількість сили до тих пір, поки він не зламається або не згинеться. Але виконання фактичних розрахунків для визначення міцності матеріалу на вигин може здатися справді складним завданням. На щастя, якщо у вас є потрібна інформація під рукою, ви можете легко вирішити питання обчислення.
Визначення міцності на вигин
Міцність на вигин (або модуль розриву) - це сила сили, яку об’єкт може прийняти, не зламавшись або не деформуючись назавжди. Якщо вам важко обвести голову, подумайте про дерев'яну дошку, підперту з двох кінців.
Якщо ви хочете знати, наскільки міцна деревина, одним із способів перевірити її буде натискання все сильніше і сильніше на центр дошки, поки вона не защелкнеться. Максимальна сила штовхання, яку деревина могла витримати перед руйнуванням, - це її міцність на вигин. Якби інший шматок дерева був міцнішим, він би підтримував більшу силу перед тим, як зламатися.
Міцність на вигин справді говорить вам про максимальну напругу, яку може витримати матеріал (тому ви можете побачити посилання на "Напруження на вигин"), і це вказується як сила (у ньютонах або фунтах-сила) на одиницю площі (у квадратних метрах або квадраті дюймів).
Трибальні або чотирибальні тести
Існує два методи перевірки міцності на вигин, але вони дуже схожі. На його кінцях підтримується довгий прямокутний зразок матеріалу, тому посередині немає опори, але кінці міцні. Потім до середньої секції прикладають навантаження або силу, поки матеріал не зламається.
Для триточковий при випробуванні на міцність на вигин, постійно зростаюче навантаження прикладається до центру зразка, доки в матеріалі не відбувається розриву або постійного вигину. Машина для випробувань на вигин може застосовувати все більші сили і точно реєструвати величину сили в точці розриву.
A чотирибальний Випробування на вигин дуже схоже, за винятком того, що навантаження прикладається одночасно в двох точках, знову до центру зразка. Найпростіше розрахувати міцність на вигин, коли одне навантаження або зусилля прикладається на третину шляху між опорами, а друге - на дві третини шляху між ними. Отже, у цьому прикладі середня третина зразка мала б сили, прикладені по обидві сторони від нього.
Триточковий тест Розрахунок міцності на вигин
Для триточкового випробування міцність на вигин (дається символ σ) можна розрахувати за допомогою:
σ = 3FL / 2wd2
Спочатку це може виглядати страшно, але коли ви зрозумієте, що означає кожен символ, використовувати досить просте рівняння.
F означає максимальну прикладену силу, L - довжина зразка, w - ширина зразка і d - глибина проби. Отже, для розрахунку міцності на вигин (σ), помножте силу на довжину зразка, а потім помножте це на три. Потім помножте глибину вибірки на неї саму (тобто зробіть її квадратною), помножте результат на ширину вибірки, а потім помножте це на два. Нарешті, розділіть перший результат на другий.
В одиницях СІ довжини, ширини та глибини будуть вимірюватися в метрах, тоді як сила буде вимірюватися в ньютонах, в результаті в паскалях (Па), або ньютонах на квадрат в метрі. В імперських одиницях довжина, ширина та глибина будуть вимірюватися в дюймах, а сила буде вимірюватися в фунтах сили, в результаті в фунтах на квадратний дюйм.
Розрахунок міцності на вигин за допомогою чотирьох точок
У чотирибальному тесті використовуються ті самі символи, що і в трибальному тестовому розрахунку. Але з припущенням, що обидва зусилля або сили прикладені, щоб вони розділили зразок на третини, це виглядає набагато простіше:
σ = FL / wd2
Зауважте, що це точно так само, як формула напруги згинання для триточкових випробувань, але без коефіцієнта 3/2. Тож просто помножте силу, прикладену на довжину, а потім поділіть її на ширину матеріалу, помножену на глибину його в квадраті.