Содержание
- Определение прочности на изгиб
- Трехточечные или четырехточечные тесты
- Трехточечный тест Расчет прочности на изгиб
- Четырехточечный тест Расчет прочности на изгиб
Выяснение того, какую силу может выдержать объект, прежде чем разбить, пригодится во многих ситуациях, особенно для инженеров. Это должно быть определено на основе экспериментальных результатов, которые по существу включают в себя воздействие на материал растущего количества силы, пока он не сломается или не изогнется навсегда. Но выполнение реальных расчетов для определения прочности материала на изгиб может показаться очень сложной задачей. К счастью, если у вас есть нужная информация, вы можете легко выполнить расчет.
Определение прочности на изгиб
Прочность на изгиб (или модуль разрыва) представляет собой величину силы, которую объект может принять без разрушения или постоянной деформации. Если вам трудно разобраться, подумайте о деревянной доске, поддерживаемой с двух сторон. Если вы хотите знать, насколько прочна древесина, один из способов проверить это - толкать по центру доски все сильнее и сильнее, пока она не сломается. Максимальное толкающее усилие, которое оно может выдержать до разрушения, - это прочность дерева на изгиб. Если бы другой кусок дерева был сильнее, он бы выдержал большую силу, прежде чем сломаться.
Прочность на изгиб действительно говорит вам о максимальном значении напряжения, которое может выдержать материал (так что вы можете увидеть ссылки и на «напряжение при изгибе»), и оно приводится в виде силы (в ньютонах или фунтах-силах) на единицу площади (в метрах в квадрате или квадратные дюймы).
Трехточечные или четырехточечные тесты
Есть два метода проверки прочности на изгиб, но они очень похожи. Длинный прямоугольный образец материала поддерживается на его концах, поэтому в середине нет опоры, но концы крепкие. Затем к средней секции прикладывается нагрузка или усилие, пока материал не сломается.
Для испытания на изгиб в трех точках постоянно увеличивающаяся нагрузка прикладывается к центру образца до тех пор, пока в материале не произойдет разрыв или постоянный изгиб. Машина для испытания на изгиб может прикладывать все большее усилие и точно регистрировать величину усилия в точке разрушения.
Испытание на изгиб в четырех точках очень похоже, за исключением того, что нагрузка прикладывается одновременно в двух точках, снова к центру образца. Проще всего рассчитать прочность на изгиб, когда одну нагрузку или усилие прикладывают на одну треть расстояния между опорами, а вторую - на две трети расстояния между ними. Таким образом, в этом примере средняя треть образца будет иметь силы, приложенные по обе стороны от него.
Трехточечный тест Расчет прочности на изгиб
Для трехточечного теста, прочность на изгиб (учитывая символ σ) можно рассчитать с помощью:
σ = 3FL / 2wd2
Поначалу это может показаться страшным, но как только вы поймете, что означает каждый символ, это довольно простое уравнение для использования.
F означает максимальное приложенное усилие, L длина образца, вес ширина образца и d глубина образца. Итак, для расчета прочности на изгиб (σ), умножьте силу на длину образца, а затем умножьте это на три. Затем умножьте глубину выборки на себя (то есть возведите ее в квадрат), умножьте результат на ширину выборки, а затем умножьте это на два. Наконец, разделите первый результат на второй.
В единицах СИ длины, ширины и глубины будут измеряться в метрах, а сила - в ньютонах, с результатом в паскалях (Па) или ньютонах на квадратный метр. В имперских единицах длины, ширины и глубины будут измеряться в дюймах, а сила будет измеряться в фунтах-силах, что приводит к фунтам на квадратный дюйм.
Четырехточечный тест Расчет прочности на изгиб
Четырехточечный тест использует те же символы, что и трехточечный тестовый расчет.Но с допущением, что две нагрузки или силы приложены так, что они разделяют выборку на трети, это выглядит намного проще:
σ = FL / WD2
Обратите внимание, что это точно так же, как формула для трехточечных тестов, но без коэффициента 3/2. Так что просто умножьте силу, приложенную на длину, а затем разделите ее на ширину материала, умноженную на его квадрат в квадрате.