Tartalom
- A hajlító erő meghatározása
- Hárompontos vagy négypontos tesztek
- Hárompontos teszt hajlítószilárdság kiszámítása
- Négypontos teszt hajlítószilárdság kiszámítása
Sok esetben, különösen a mérnökök számára, hasznos megtudni, hogy mekkora erőt képes elviselni egy tárgy egy törés előtt. Ezt a kísérleti eredmények alapján kell meghatározni, amelyek lényegében azzal járnak, hogy az anyagot növekvő erőnek teszik ki, amíg az összetört vagy véglegesen meghajlik. Azonban a tényleges számítások elvégzése az anyag hajlítószilárdságának meghatározásához valóban kihívást jelenthet. Szerencsére, ha rendelkezel a rendelkezésére álló információkkal, akkor könnyen elvégezheti a számítást.
A hajlító erő meghatározása
A hajlítószilárdság (vagy a repedés modulusa) az az erő, amelyet egy tárgy megtörhet vagy tartósan deformálhat. Ha ezt nehéz körülvenni, gondoljon egy fa deszkára, amelyet a két vég támaszkodik. Ha szeretné tudni, hogy milyen erős a fa, az egyik módja annak tesztelésének, ha egyre keményebben nyomja le a deszka közepét, amíg bepattan. A maximális tolóerő, amelyet a törés előtt képes ellenállni, a fa hajlítószilárdsága. Ha egy másik fadarab erősebb lenne, akkor nagyobb erőt tudna támogatni, mielőtt betörne.
A hajlítószilárdság valóban megmutatja az anyag által igénybe vehető maximális feszültségmennyiséget (így a "hajlító feszültségre" is utalhat), és azt egy egységnyi egységben megadott erőként (newtonban vagy font-erőben) mutatják (négyzetméterben vagy négyzet hüvelyk).
Hárompontos vagy négypontos tesztek
A hajlítószilárdság tesztelésére két módszer létezik, de ezek nagyon hasonlóak. Az anyag hosszú, téglalap alakú mintája a végén van, így középen nincs támasz, de a vége szilárd. Ezután terhelést vagy erőt alkalmaznak a középső szakaszra, amíg az anyag el nem szakad.
Hárompontos hajlítási teszthez a folyamatosan növekvő terhelést a minta közepére kell kifejteni, amíg az anyag meg nem szakad vagy megmarad. A hajlító próbagép növekvő erőt képes alkalmazni, és pontosan rögzíti az erő mennyiségét a törés pontján.
A négypontos hajlítási teszt nagyon hasonló, azzal a különbséggel, hogy a terhelést két ponton egyszerre alkalmazzák, ismét a minta közepe felé. A legegyszerűbb a hajlítószilárdságot kiszámítani, ha az egyik terhelést vagy erőt az út egyharmadánál a tartók között, a másodikat az út kétharmadánál alkalmazzák közöttük. Tehát ebben a példában a minta középső harmadában erők lennének kifejtve mindkét oldalán.
Hárompontos teszt hajlítószilárdság kiszámítása
Hárompontos tesztnél a hajlítószilárdság (megadva a szimbólumot) σ) kiszámítható:
σ = 3FL / 2wd2
Ez eleinte ijesztőnek tűnhet, de ha egyszer már tudja, hogy az egyes szimbólumok mit jelent, ez egy egyszerű egyenlet a használatához.
F az alkalmazott legnagyobb erő, L a minta hossza, w a minta szélessége és d a minta mélysége. Tehát a hajlítószilárdság kiszámításához (σ), szorozza meg az erőt a minta hosszával, majd szorozza ezt háromszor. Ezután szorozzuk meg a minta mélységét önmagával (azaz négyzetben), szorzzuk meg az eredményt a minta szélességével, majd szorzzuk meg kettővel. Végül ossza meg az első eredményt a másodikval.
SI-mértékegységben a hosszúságot, a szélességet és a mélységet méterben, míg az erőt newtonokban, paszkalokban (Pa) vagy newtononként méterenként négyzetben kell mérni. A birodalmi egységekben a hosszúságot, szélességet és mélységet centiméterben kell mérni, és az erőt font-erőben kell mérni, amelynek eredményeként font / négyzet hüvelyk lesz.
Négypontos teszt hajlítószilárdság kiszámítása
A négypontos teszt ugyanazokat a szimbólumokat használja, mint a hárompontos teszt számítása.De azzal a feltételezéssel, hogy a két terhelést vagy erőt úgy alkalmazzák, hogy a mintát harmadra osztják, sokkal egyszerűbbnek tűnik:
σ = FL / wd2
Vegye figyelembe, hogy ez pontosan megegyezik a hárompontos tesztek képletével, de a 3/2-es tényező nélkül. Tehát egyszerűen szorozzuk meg a hossz által kifejtett erőt, majd ossza meg ezt az anyag szélességével szorozva a négyzet mélységével.