Indhold
- Definition af flexural styrke
- Trepunkts- eller firepunkttest
- Beregning af fleksibel styrke af tre punkter
- Beregning af fleksibel styrke af fire punkter
At finde ud af, hvor meget kraft en genstand kan tolerere, før brud er praktisk i mange situationer, især for ingeniører. Dette skal bestemmes på baggrund af eksperimentelle resultater, der i det væsentlige involverer at udsætte materialet for stigende mængder kraft, indtil det går i stykker eller bøjer sig permanent. Men at udføre de faktiske beregninger for at finde ud af et materiales bøjningsstyrke kan virke virkelig udfordrende. Heldigvis, forudsat at du har de rigtige oplysninger til rådighed, kan du nemt tackle beregningen.
Definition af flexural styrke
Bøjningsstyrke (eller brudmodulet) er mængden af kraft, som en genstand kan tage uden at bryde eller deformeres permanent. Hvis det er vanskeligt at få dit hoved rundt, skal du tænke på en planke af træ, der er understøttet i to ender. Hvis du vil vide, hvor stærkt træet er, ville en måde at teste det være at skubbe ned på midten af planken hårdere og sværere, indtil det knækkede. Den maksimale skubningskraft, den kan modstå inden brud, er træets bøjningsstyrke. Hvis et andet stykke træ var stærkere, ville det understøtte en større kraft, før den brydes.
Bøjningsstyrke fortæller dig virkelig den maksimale mængde af stress, som materialet kan påtage sig (så du kan også se henvisninger til "bøjningsspænding"), og det er citeret som en kraft (i newton eller pund-kraft) pr. kvadrat inches).
Trepunkts- eller firepunkttest
Der er to metoder til test af bøjningsstyrke, men de er meget ens. En lang rektangulær prøve af materialet understøttes i dens ender, så der er ingen støtte i midten, men enderne er robuste. Derpå påføres en belastning eller en kraft på det midterste afsnit, indtil materialet går i stykker.
Ved en trepunkts bøjningstest påføres den konstant stigende belastning i midten af prøven, indtil der er en brud eller permanent bøjning i materialet. En bøjningstestmaskine kan anvende stigende mængder kraft og præcist registrere mængden af kraft på brudspunktet.
En fire-punkts bøjningstest er meget ens, bortset fra at belastningen påføres på to punkter samtidig, igen mod midten af prøven. Det er nemmest at beregne bøjningsstyrken, når en belastning eller kraft påføres en tredjedel af vejen mellem understøttelserne og den anden påføres to tredjedele af vejen mellem dem. Så i dette eksempel ville den midterste tredjedel af prøven have kræfter, der påføres på hver side af den.
Beregning af fleksibel styrke af tre punkter
Ved en tre-punkts test er bøjningsstyrken (givet symbolet) σ) kan beregnes ved hjælp af:
σ = 3FL / 2wd2
Dette ser måske skræmmende ud i starten, men når du først ved, hvad hvert symbol betyder, er det en ganske simpel ligning at bruge.
F betyder den maksimale kraft, der anvendes L er længden på prøven w er bredden på prøven og d er dybden af prøven. Så for at beregne bøjningsstyrken (σ), multiplicer kraften med længden af prøven, og gang derefter denne med tre. Multipliser derefter dybden af prøven med sig selv (dvs. kvadratisk den), gang resultatet med bredden af prøven, og multiplicer derefter dette med to. Til sidst deles det første resultat med det andet.
I SI-enheder måles længder, bredder og dybder i meter, mens kraft måles i newton med et resultat i pascaler (Pa) eller newton pr. Kvadratmeter. I kejserlige enheder måles længder, bredder og dybder i tommer, og kraft måles i kilo-styrke med et resultat i pund pr.
Beregning af fleksibel styrke af fire punkter
Firepunktstesten bruger de samme symboler som beregningen af trepunkttest.Men med den antagelse, at de to belastninger eller kræfter anvendes, så de opdeler prøven i tredjedele, ser det meget enklere ud:
σ = FL / wd2
Bemærk, at dette er nøjagtigt det samme som formlen til trepunktsforsøg, men uden faktoren 3/2. Så simpelthen multiplicerer kraften, der påføres med længden, og del derefter denne med bredden af materialet ganget med dybden af det kvadratiske.