Ako vypočítať pevnosť v tlaku

Obsah

• TL; DR (príliš dlho; neprečítané)
• Úvahy o testovaní kompresného zaťaženia
• Dátové body vo vzorci kompresného stresu
• Tipy
• Výpočet pevnosti v tlaku

Pevnosť v tlaku je účinný spôsob merania toho, ako veľké zaťaženie môže povrch alebo materiál uniesť. Skúška na tento druh pevnosti sa vykonáva pôsobením sily smerom nadol na vrch objektu, spárovanou s rovnakou a opačnou silou pôsobiacou smerom hore na spodok. Inými slovami, stlačíte to - a potom pomocou jednoduchého matematického vzorca určíte kompresné zaťaženie, ktoré trvalo pred zlyhaním materiálu.

TL; DR (príliš dlho; neprečítané)

Vzorec kompresného napätia je:

CS = F ÷ A, kde SK je pevnosť v tlaku, F je sila alebo zaťaženie v bode poruchy a je počiatočná plocha prierezu.

Úvahy o testovaní kompresného zaťaženia

Skúška pevnosti v tlaku vyžaduje presné merania, takže proces „stlačenia“ pri skúške tlakovým stresom sa musí vykonať za starostlivo kontrolovaných podmienok vrátane rovnakých a protichodných síl pôsobiacich na stlačenie materiálu zhora aj zdola.

Z tohto dôvodu a pretože sa test vykonáva až do bodu zlyhania alebo trvalej deformácie, nevyskúšali by ste skutočnú štruktúru na mieste; namiesto toho by ste vyskúšali kubický alebo valcový exemplár. Tvar kocky alebo valca zaisťuje, že budete mať ploché, rovnobežné povrchy v hornej a dolnej časti vzorky a obe strany by mali mať prierez - to znamená, aby boli odobraté v pravom uhle k vertikálnej osi vzorky.

Dátové body vo vzorci kompresného stresu

Akonáhle budete mať svoj exemplár nastavený vo vhodnom prístroji pre váš vedecký proces „rozdrvenia“, musíte vziať na vedomie dva údajové body. Prvým z nich je prierezová plocha kríženia vzorky alebo, inak povedané, plocha jedného z jeho tvárí.

Ďalším údajom, ktorý budete musieť zmerať, je sila použitá na vzorku v okamihu, keď zlyhá. Sila bude pôsobiť pomaly až do poruchy, ktorá je zvyčajne definovaná ako trvalá deformácia. Inými slovami, deformácia, ktorá sa po odstránení tlakovej sily nezmení. K „trvalej deformácii“ často dochádza, keď sa objekt zlomí.

Tipy

Výpočet pevnosti v tlaku

Akonáhle budete mať tieto dátové body - či už ste ich sami zmerali v laboratóriu, alebo ste ich dostali v slovnom probléme - môžete vypočítať kompresnú silu vášho objektu. Vzorec je:

CS = F ÷ A, kde SK je pevnosť v tlaku, F je sila alebo zaťaženie v bode poruchy a je počiatočná plocha prierezu.

Príklad: Požiadali ste o výpočet pevnosti betónu v tlaku. Každý z prierezových plôch valca meria 6 palcov a valec zlyhal pri sile 71 000 libier. Aká je pevnosť betónu v tlaku?

Môžete pokračovať a nahradiť meranie sily, 71 000 libier, do svojej rovnice F, Ale nenechajte sa unáhliť a zapojte 6 palcov do plochy prierezu, , Dostali ste priemer čela valca, ale to, čo potrebujete, je povrchová plocha tejto tváre.

Pri výpočte plochy povrchu nezabudnite, že plocha kruhu je πr², kde r je polomer kruhov, ktorý sa rovná 1/2 priemeru kruhov. Takže s priemerom 6 palcov je polomer kruhov 3 palce a jeho plocha je π (3)² = 28,26 palca².

Keď už máte tieto informácie, vaša rovnica znie takto:

SK = 71 000 libier = 28,26 palca² = 2 512 psi

Takže pevnosť v tlaku vašej vzorky je 2 522 psi. Mimochodom, táto sieť je so štandardnou pevnosťou betónu v tlaku 2 500 psi pre použitie v domácnosti; betón pre komerčné konštrukcie môže mať pevnosť v tlaku 4 000 psi alebo viac.