Περιεχόμενο
- Οριζόντια Ορμή Ορισμός
- Δοκιμές τριών σημείων ή τεσσάρων σημείων
- Έλεγχος τριβής σε τριών σημείων
- Υπολογισμός αντοχής σε δοκιμή αντοχής σε τέσσερα σημεία
Η εύρεση της δύναμης που μπορεί να αντέξει κάποιο αντικείμενο πριν από τη θραύση, είναι χρήσιμη σε πολλές περιπτώσεις, ειδικά για τους μηχανικούς. Αυτό πρέπει να προσδιοριστεί βάσει πειραματικών αποτελεσμάτων, τα οποία ουσιαστικά συνεπάγονται την έκθεση του υλικού σε αυξανόμενες ποσότητες δύναμης μέχρι να σπάσει ή να κάμπτεται μόνιμα. Αλλά η εκτέλεση των πραγματικών υπολογισμών για να υπολογίσετε την αντοχή σε κάμψη ενός υλικού μπορεί να φανεί πραγματικά δύσκολη. Ευτυχώς, με την προϋπόθεση ότι έχετε τις σωστές πληροφορίες στο χέρι, μπορείτε εύκολα να αντιμετωπίσετε τον υπολογισμό.
Οριζόντια Ορμή Ορισμός
Η δύναμη της κάμψης (ή το μέτρο της ρήξης) είναι η δύναμη που μπορεί να πάρει ένα αντικείμενο χωρίς να σπάσει ή να παραμορφώσει μόνιμα. Αν αυτό είναι δύσκολο να πάρει το κεφάλι σας γύρω, σκεφτείτε μια ξύλινη σανίδα που στηρίζεται σε δύο άκρες. Αν θέλετε να μάθετε πόσο ισχυρή είναι η ξυλεία, ένας τρόπος να δοκιμάσετε θα ήταν να σπρώξετε το κέντρο της σανίδας σκληρότερα και σκληρότερα μέχρι να σπάσει. Η μέγιστη δύναμη ώθησης που θα μπορούσε να αντέξει πριν από το σπάσιμο είναι η δύναμη κάμψης του ξύλου. Εάν ένα άλλο κομμάτι ξύλου ήταν πιο ισχυρό, θα υποστήριζε μια μεγαλύτερη δύναμη πριν σπάσει.
Η δύναμη της κάμψης σας λέει πραγματικά το μέγιστο ύψος πίεσης που μπορεί να πάρει το υλικό (έτσι μπορείτε να δείτε αναφορές στο "stress flexure" επίσης), και αναφέρεται ως δύναμη (σε newtons ή λίρες-force) ανά μονάδα επιφάνειας (σε τετραγωνικά μέτρα ή τετραγωνικές ίντσες).
Δοκιμές τριών σημείων ή τεσσάρων σημείων
Υπάρχουν δύο μέθοδοι δοκιμής αντοχής στην κάμψη, αλλά είναι πολύ παρόμοιες. Ένα μακρύ ορθογώνιο δείγμα του υλικού στηρίζεται στα άκρα του, έτσι δεν υπάρχει στη μέση στήριξη, αλλά τα άκρα είναι γερά. Στη συνέχεια εφαρμόζεται φορτίο ή δύναμη στο μεσαίο τμήμα μέχρι να σπάσει το υλικό.
Για μια δοκιμή κάμψης τριών σημείων, το συνεχώς αυξανόμενο φορτίο εφαρμόζεται στο κέντρο του δείγματος μέχρι να υπάρξει σπάσιμο ή μόνιμη κάμψη στο υλικό. Μια μηχανή δοκιμής κάμψης μπορεί να εφαρμόζει αυξανόμενες ποσότητες δύναμης και να καταγράφει με ακρίβεια την ποσότητα δύναμης στο σημείο θραύσης.
Μια δοκιμή κάμψης τεσσάρων σημείων είναι πολύ παρόμοια, εκτός του ότι το φορτίο εφαρμόζεται σε δύο σημεία ταυτόχρονα, και πάλι προς το κέντρο του δείγματος. Είναι ευκολότερο να υπολογίσετε την αντοχή στην κάμψη όταν ένα φορτίο ή δύναμη εφαρμόζεται το ένα τρίτο της διαδρομής μεταξύ των υποστηριγμάτων και το δεύτερο εφαρμόζεται δύο τρίτα του δρόμου μεταξύ τους. Έτσι, σε αυτό το παράδειγμα, το μεσαίο τρίτο του δείγματος θα έχει δυνάμεις που εφαρμόζονται σε κάθε πλευρά του.
Έλεγχος τριβής σε τριών σημείων
Για μια δοκιμή τριών σημείων, η δύναμη καμπής (δεδομένου του συμβόλου σ) μπορεί να υπολογιστεί χρησιμοποιώντας:
σ = 3FL / 2wd2
Αυτό μπορεί να φαίνεται απαίσιο στην αρχή, αλλά μόλις ξέρετε τι σημαίνει κάθε σύμβολο, είναι μια απλή εξίσωση που πρέπει να χρησιμοποιήσετε.
φά η μέγιστη ισχύς που ασκείται, μεγάλο είναι το μήκος του δείγματος, w είναι το πλάτος του δείγματος και ρε είναι το βάθος του δείγματος. Για τον υπολογισμό της αντοχής στην κάμψη (σ), πολλαπλασιάστε τη δύναμη με το μήκος του δείγματος και στη συνέχεια πολλαπλασιάστε το κατά τρεις. Στη συνέχεια, πολλαπλασιάστε το βάθος του δείγματος από μόνο του (δηλαδή το τετράγωνο), πολλαπλασιάστε το αποτέλεσμα με το πλάτος του δείγματος και στη συνέχεια πολλαπλασιάστε το κατά δύο. Τέλος, διαιρέστε το πρώτο αποτέλεσμα με το δεύτερο.
Σε μονάδες SI, τα μήκη, τα πλάτη και τα βάθη θα μετρηθούν σε μέτρα, ενώ η δύναμη θα μετρηθεί σε newtons με αποτέλεσμα pascals (Pa) ή newtons ανά τετραγωνικό μέτρο. Στις Imperial μονάδες, τα μήκη, τα πλάτη και τα βάθη θα μετρηθούν σε ίντσες, και η δύναμη θα μετρηθεί σε λίρες-δύναμη, με αποτέλεσμα σε κιλά ανά τετραγωνική ίντσα.
Υπολογισμός αντοχής σε δοκιμή αντοχής σε τέσσερα σημεία
Η δοκιμή τεσσάρων σημείων χρησιμοποιεί τα ίδια σύμβολα με τον υπολογισμό δοκιμής τριών σημείων.Αλλά με την υπόθεση ότι τα δύο φορτία ή δυνάμεις εφαρμόζονται έτσι ώστε να χωρίζουν το δείγμα σε τρίτα, φαίνεται πολύ πιο απλό:
σ = FL / wd2
Σημειώστε ότι αυτό είναι ακριβώς το ίδιο με τον τύπο για δοκιμές τριών σημείων, αλλά χωρίς τον συντελεστή 3/2. Έτσι απλά πολλαπλασιάζουμε τη δύναμη που εφαρμόζεται από το μήκος, και στη συνέχεια διαιρούμε αυτό το πλάτος του υλικού πολλαπλασιασμένο με το βάθος του τετράγωνου.