Innehåll
- TL; DR (för lång; läste inte)
- Överväganden för att testa kompressiv belastning
- Datapunkter i kompressionsstressformeln
- tips
- Beräkning av kompressionsstyrka
Tryckhållfasthet är ett effektivt sätt att mäta hur mycket belastning en yta eller material kan bära. Testet för denna typ av styrka utförs genom att utöva kraft nedåt ovanpå objektet, parat med en lika och motsatt kraft som utövas uppåt på botten. Med andra ord squashar du det - och använder sedan en enkel matematisk formel för att bestämma den tryckbelastning som det tog innan materialet misslyckades.
TL; DR (för lång; läste inte)
Kompressionsspänningsformeln är:
CS = F ÷ A, där CS är tryckstyrkan, F är kraften eller lasten vid felet och EN är den initiala tvärsnittsytan.
Överväganden för att testa kompressiv belastning
Ett tryckhållfasthetsprov kräver exakta mätningar, så att "squashing" -processen för ett kompressivt stresstest måste utföras under noggrant kontrollerade förhållanden, inklusive lika och motsatta krafter som appliceras för att komprimera materialet från både topp och botten.
På grund av detta, och eftersom testet utförs till en punkt av fel eller permanent deformation, skulle du inte testa en faktisk struktur in situ; istället testar du ett kubiskt eller cylindriskt prov. Kub- eller cylinderformen säkerställer att du har platta, parallella ytor längst upp och botten av ditt prov, och båda ytorna bör vara tvärsnitt - det vill säga tagna i vinklar mot provets vertikala axel.
Datapunkter i kompressionsstressformeln
När du har installerat provet i lämplig apparat för din vetenskapliga "squashing" -process, måste du notera två datapunkter. Den första är tvärsnittsområdet för provet du korsar eller, för att uttrycka det på ett annat sätt, ytan på bara en av dess ansikten.
Den andra datapunkten som du måste mäta är kraften som appliceras på ditt prov i det ögonblick den misslyckas. Du kommer att applicera kraften långsamt tills misslyckande, vilket vanligtvis definieras som en permanent deformation. Med andra ord, en deformation som inte återgår till sin ursprungliga form när tryckkraften har tagits bort. Ofta sker den "permanenta deformationen" när objektet går sönder.
tips
Beräkning av kompressionsstyrka
När du har fått dessa datapunkter - oavsett om du själv har mätit dem i labbet eller fått dem i ett ordproblem - kan du beräkna kompressionsstyrkan för ditt objekt. Formeln är:
CS = F ÷ A, där CS är tryckstyrkan, F är kraften eller lasten vid felet och EN är den initiala tvärsnittsytan.
Exempel: Du har blivit ombedd att beräkna tryckhållfastheten hos en betongcylinder. Tvärsnittsytorna på cylindern mäter vardera 6 tum tvärs över, och cylindern misslyckades med 71 000 kilo kraft. Vad är tryckhållfastheten för det betongprovet?
Du kan gå vidare och ersätta kraftmätningen, 71 000 pund, i din ekvation F. Men var inte hastigt och anslut 6 tum för tvärsnittsytan, EN. Du har fått diametern på cylinderns yta, men det du behöver är ytan på ytan.
För att beräkna ytarean, kom ihåg att en cirkelyta är πr2, var r är cirkelns radie, som är lika med 1/2 cirkelns diameter. Så med en diameter på 6 tum är dina cirkelradier 3 tum och dess yta är π (3)2 = 28,26 tum2.
Nu när du har den informationen läser din ekvation enligt följande:
CS = 71 000 pund ÷ 28,26 tum2 = 2,512 psi
Så tryckets hållfasthet är 2,512 psi. Förresten, det här ingrepp med den normala tryckhållfastheten på 2500 psi för betong för bostadstillämpningar; betong för kommersiella strukturer kan ha en tryckhållfasthet på 4 000 psi eller mer.