Зміст
- Визначення міцності на згинання
- Триточкові або чотириточкові тести
- Розрахунок міцності на вигин тривалості випробування
- Розрахунок міцності на згинання в чотири бали
Дізнатися, скільки сили може терпіти предмет, перш ніж зламати, корисно в багатьох ситуаціях, особливо для інженерів. Це слід визначити на основі експериментальних результатів, які, по суті, передбачають піддавання матеріалу збільшенню величини сили до тих пір, поки він не розірветься або не буде постійно вигинатися. Але виконання фактичних розрахунків для визначення міцності на згин матеріалу може здатися справді складним. На щастя, якщо у вас є потрібна інформація, ви можете легко взятися за розрахунок.
Визначення міцності на згинання
Міцність на згин (або модуль розриву) - це сила, яку може взяти предмет, не руйнуючись або постійно деформуючись. Якщо вам важко обійти голову, подумайте про дерев'яну дошку, підтримувану на двох кінцях. Якщо ви хочете дізнатися, наскільки міцна деревина, одним із способів перевірити її було б сильніше і сильніше натискати на центр дошки, поки вона не заграла. Максимальна сила натискання, яку вона могла витримати перед руйнуванням, - міцність на вигин деревини. Якби інший шматок дерева був міцнішим, він би підтримував більшу силу, перш ніж зламати.
Міцність на згин дійсно говорить вам про максимальну кількість напруги, яку може спричинити матеріал (тому ви також можете бачити посилання на "напругу при згинанні"), і це цитується як сила (у ньютонах чи фунтах) на одиницю площі (у метрах у квадраті чи квадратних дюймів).
Триточкові або чотириточкові тести
Існує два методи випробування на міцність на вигин, але вони дуже схожі. Довгий прямокутний зразок матеріалу підтримується на його кінцях, тому в середині немає опори, але кінці міцні. Потім на середню секцію застосовується навантаження або сила, поки матеріал не розірветься.
Для триточного випробування на згинання постійно зростаюче навантаження застосовується в центрі зразка до тих пір, поки в матеріалі не буде розриву або постійного вигину. Гнучка випробувальна машина може застосовувати зростаючі сили і точно фіксувати величину сили в точці розриву.
Тест на згинання в чотири бали дуже схожий, за винятком того, що навантаження подається в двох точках одночасно, знову ж таки до центру зразка. Найлегше обчислити міцність на згин, коли одне навантаження або сила прикладається на третину шляху між опорами, а друга застосовується на дві третини шляху між ними. Отже, у цьому прикладі на середню третину зразка будуть застосовані сили по обидві сторони від нього.
Розрахунок міцності на вигин тривалості випробування
Для триточного випробування сила згинання (заданий символ σ) можна обчислити, використовуючи:
σ = 3FL / 2wd2
Спочатку це може виглядати страшно, але як тільки ви знаєте, що означає кожен символ, це досить просте рівняння.
Ж означає максимальну прикладену силу, L - довжина зразка, ш - ширина зразка і г - глибина зразка. Отже, для розрахунку сили на згин (σ), помножте силу на довжину зразка, а потім помножте це на три. Потім помножте глибину зразка на себе (тобто помножте її на квадрат), помножте результат на ширину зразка, а потім помножте це на два. Нарешті, розділіть перший результат на другий.
У одиницях СІ довжина, ширина та глибина вимірюватимуться в метрах, тоді як сила вимірюватиметься в ньютонах, в результаті чого в паскалях (Па) або ньютонах на метр у квадраті. В імператорських одиницях довжина, ширина і глибина вимірюватимуться в дюймах, а сила вимірюватиметься в фунтах, в результаті чого фунтів на квадратний дюйм.
Розрахунок міцності на згинання в чотири бали
У чотирибальному тесті використовуються ті самі символи, що й у триточковому тесті.Але з припущенням, що два навантаження або сили застосовуються, щоб вони розділили зразок на третини, це виглядає набагато простіше:
σ = FL / wd2
Зауважте, що це точно така ж формула для триточкових тестів, але без коефіцієнта 3/2. Тому просто помножте силу, прикладену на довжину, а потім поділіть це на ширину матеріалу, помножену на квадрат його глибини.