Test kompresie, ako sa vykonáva, vlastnosti, príklady

On Kompresná skúška Je to experiment, ktorý sa vykonáva postupne komprimujúcou vzorku materiálu, napríklad betón, drevo alebo kameň, známy ako skúmavka a pozorovanie deformácie spôsobenej úsilím alebo kompresným zaťažením.

Kompresné úsilie vyrábajú dve sily aplikované na konce tela, aby sa znížila jeho dĺžka pri jeho komprimovaní.

postava 1. Kompresné úsilie. Zdroj: Wikimedia Commons. ADRE-ES/CC BY-SA (https: // creativeCommons.Org/licencie/By-SA/4.0)

Zároveň sa rozšíri jej prierezová oblasť, ako je vidieť na obrázku 1. Keď sa používa rastúce úsilie, odhaľujú sa mechanické vlastnosti materiálu.

[TOC]

Ako sa uplatňuje kompresné úsilie?

Aby sa uplatňovala kompresné úsilie, vzorka, najlepšie vo forme kruhového prierezového valca, sa umiestni do stroja, známeho ako Univerzálny testovací stroj, ktorý komprimuje dedičstvo postupne v predtým stanovenom tlaku sa zvyšuje.

Body krivky úsilia (v Newton/M²) verzus jednotná deformácia ε grafuje, keď sa generujú. Úsilie je dôvod medzi aplikovanou silou a prierezovou plochou, zatiaľ čo deformácia jednotky je pomer medzi skrátením AL a pôvodnou dĺžkou vzorky l_ani:

ε = ΔL/ l_ani

Mechanické vlastnosti materiálu pred kompresiou sa odvodzujú z analýzy grafiky.

Ako experiment postupuje, vzorka je skrátená a široká. Experiment končí, keď sa vo vzorke objaví porucha alebo zlomenina.

Obrázok 2. Kompresná skúška v betónovej vzorke. Zdroj: Wikimedia Commons.

Vlastnosti a údaje získané

Z testu kompresie sa mechanické vlastnosti materiálu získajú pred kompresiou, napríklad pred kompresiou modul pružnosti a kompresný odpor, veľmi dôležité v materiáloch používaných pri výstavbe.

Môže vám slúžiť: Pleiades: História, pôvod a kompozícia

Ak je materiál, ktorý sa má testovať, krehký, nakoniec sa zlomí, takže sa dá ľahko nájsť konečný odpor. V tomto prípade sa odoberie kritické zaťaženie, typ zlyhania, ktorý predstavuje materiál a tvar zlomeniny.

Ale ak materiál nie je krehký, ale ťažký, tento konečný odpor sa ľahko prejaví, takže test sa nerozširuje neurčito, pretože so zvyšujúcim sa úsilím je stav vnútorného napätia zastavení vzorky jednotný. V tomto bode sa stratí platnosť testu.

Spoľahlivé výsledky

Aby boli výsledky spoľahlivé, je potrebné, aby vnútorné vlákna materiálu zostali rovnobežné, ale vnútorné trenie spôsobuje, že vlákna sa ohýbajú a listy napätia sú homogénne.

Prvá vec je zvážiť počiatočnú veľkosť vzorky pred začatím testu. Najkratšie exempláre, nazývané Kompresná vzorka, Majú tendenciu brať sud, zatiaľ čo najdlhšie exempláre, ktoré sa volali Vzorky stĺpca, Sú pracky.

Existuje kritérium známe ako Slebeltez Dôvod, Aký je kvocient medzi počiatočnou dĺžkou L_ani A rádio de giro r_g:

r = l_ani / R_g

Zase r_g = √ (i /a), kde I je moment zotrvačnosti a A je prierezová plocha.

Ak je pomer štíhlosti menší ako 40, funguje ako kompresná vzorka a ak je väčšia ako 60, funguje ako stĺpec. Vzorka medzi 40 a 60 by mala stredné správanie, ktorému je vhodnejšie sa vyhnúť, pri práci s dôvodmi menšími ako 40 alebo viac ako 60.

Môže vám slúžiť: Bethelgeuse

Krivka deformácie

Test kompresie je analogický s testom napätia alebo trakcie, iba to, že namiesto natiahnutia vzorky až do prasknutia, je to kompresný odpor, ktorý sa tentoraz testuje.

Správanie sa materiálu sa zvyčajne líši v kompresii a trakcii a ďalším dôležitým rozdielom je, že sily v teste kompresie sú väčšie ako v teste napätia.

Obrázok 3. Trakčné úsilie alebo napätie a kompresné úsilie. Zdroj: f. Zapata.

Pri kompresnom teste, napríklad z hliníkovej vzorky. Každý materiál má svoju vlastnú krivku správania.

Obrázok 4. Krivka kompresného testu pre hliník (vľavo) a zodpovedajúci trakčný test (vpravo). Zlomeniny vzorky v bode 4. Zdroj: f. Zapata/Wikimedia Commons

Pri kompresii sa úsilie považuje za negatívne konvenciou, ako aj o vyprodukovanej deformácii, čo je rozdiel medzi konečnou a počiatočnou dĺžkou. Z tohto dôvodu by krivka defformácie úsilia bola na treťom mieste lietadla, ale graf je bez problémov odvedený na prvý kvadrant.

Všeobecne existujú dve odlišné oblasti: elastická deformačná zóna a plastická deformačná zóna.

Obrázok 5. Krivka testu kompresie pre ťažný materiál. Zdroj: pivo, f. Mechanika materiálov.

Elastická deformácia

Je to lineárna oblasť obrázku, v ktorej je úsilie a deformácia proporcionálne, konštanta proporcionality je modul materiálu, označené ako y:

σ = y. ε

Ako ε je jednotná deformácia ΔL/l_ani, Nemá žiadne rozmery a jednotky a sú rovnaké ako jednotky úsilia.

Keď materiál funguje v tejto oblasti, ak je zaťaženie odstránené, rozmery vzorky sú opäť originálne.

Plastová deformácia

Zahŕňa nelineárnu časť krivky na obrázku 5, aj keď je zaťaženie odstránené, vzorka nezískava svoje pôvodné rozmery, ktorá je natrvalo deformovaná. V plastovom správaní materiálu sa vyznačujú dve dôležité regióny:

Môže vám slúžiť: oxid kremíka (SiO2): štruktúra, vlastnosti, použitia, získanie

-Cedencia: Deformácia sa zvyšuje bez zvýšenia aplikovaného zaťaženia.

-Deformácia: Ak sa záťaž naďalej zvyšuje, nakoniec dôjde k prasknutiu vzorky.

Príklady porozumenia úsilia

Betón

Obrázok ukazuje betónovú odpoveď v kompresnej skúške (tretí kvadrant) a v teste napätia (prvý kvadrant). Je to materiál s odlišnou odozvou na kompresiu ako napätie.

Rozsah lineárnej elastickej odozvy od betónu po kompresiu je väčší ako napätie a od rozšírenia krivky je zrejmé, že betón je oveľa odolnejší voči kompresii. Hodnota prasknutia betónu proti kompresii je 20 × 10⁶ N/m².

Obrázok 6. Krivka kompresie a testu napätia pre betón. Zdroj: pivo, f. Mechanika materiálov.

Z tohto dôvodu je betón vhodný na budovanie vertikálnych stĺpcov, ktoré musia podporovať kompresiu, ale nie pre lúče. Betón môže byť zosilnený oceľovými kabínami alebo kovovými sieťami udržiavanými pod napätím, zatiaľ čo betón vyschne.

Šedá liatina

Je to ďalší materiál s dobrým správaním kompresie (krivka AC v treťom kvadrante), ale krehký, keď je vystavený napätiu (AB krivka v prvom kvadrante).

Obrázok 7. Krivka kompresie a testu napätia pre sivú liatinovú. Zdroj: Hibbeler, r. Mechanika materiálov.

Odkazy

1. Pivo, f. 2010. Mechanika materiálov. McGraw Hill. 5. Vydanie.
2. Cavazos, J.L. Mechanika materiálov. Obnovené z: YouTube.com.
3. Giancoli, D.  2006. Fyzika: Princípy s aplikáciami. 6. Ed Prentice Hall.
4. Hibbeler, R. 2011. Mechanika materiálov. 8. vydanie. Pearson.
5. Valera Negrete, J. 2005. Všeobecné fyzikálne poznámky. Žobrák.