Inhalt
- TL; DR (zu lang; nicht gelesen)
- Überlegungen zum Testen der Druckbelastung
- Datenpunkte in der Druckspannungsformel
- Tipps
- Berechnung der Druckfestigkeit
Die Druckfestigkeit ist eine effektive Methode, um zu messen, wie viel Last eine Oberfläche oder ein Material tragen kann. Der Test für diese Art von Festigkeit wird durchgeführt, indem auf den Gegenstand eine Kraft nach unten ausgeübt wird, gepaart mit einer gleichen und entgegengesetzten Kraft, die auf den Boden nach oben ausgeübt wird. Mit anderen Worten, Sie drücken es zusammen - und verwenden dann eine einfache mathematische Formel, um die Druckbelastung zu bestimmen, die erforderlich war, bevor das Material versagte.
TL; DR (zu lang; nicht gelesen)
Die Druckspannungsformel lautet:
CS = F ÷ A, wo CS ist die Druckfestigkeit, F ist die Kraft oder Last zum Zeitpunkt des Versagens und EIN ist die anfängliche Querschnittsfläche.
Überlegungen zum Testen der Druckbelastung
Eine Druckfestigkeitsprüfung erfordert genaue Messungen, daher muss der "Quetsch" -Prozess einer Druckspannungsprüfung unter sorgfältig kontrollierten Bedingungen durchgeführt werden, einschließlich der gleichen und entgegengesetzten Kräfte, die angewendet werden, um das Material sowohl von oben als auch von unten zu komprimieren.
Aus diesem Grund und weil der Test bis zum Versagen oder zur dauerhaften Verformung durchgeführt wird, würden Sie eine tatsächliche Struktur nicht vor Ort testen. Stattdessen testen Sie eine kubische oder zylindrische Probe. Die Würfel- oder Zylinderform stellt sicher, dass Ihre Probe oben und unten ebene, parallele Oberflächen hat und beide Seiten einen Querschnitt haben sollten, dh im rechten Winkel zur vertikalen Achse der Probe.
Datenpunkte in der Druckspannungsformel
Sobald Sie Ihre Probe in dem geeigneten Apparat für Ihren wissenschaftlichen "Quetsch" -Prozess eingerichtet haben, müssen Sie zwei Datenpunkte notieren. Die erste ist die Querschnittsfläche der Probe, die Sie überqueren, oder, anders ausgedrückt, die Oberfläche nur einer ihrer Flächen.
Der andere zu messende Datenpunkt ist die Kraft, die zum Zeitpunkt des Versagens auf Ihre Probe ausgeübt wird. Sie wenden die Kraft langsam bis zum Versagen an, was normalerweise als bleibende Verformung definiert wird. Mit anderen Worten, eine Verformung, die nicht in ihre ursprüngliche Form zurückkehrt, sobald die Druckkraft beseitigt ist. Oft findet die "bleibende Verformung" statt, wenn das Objekt bricht.
Tipps
Berechnung der Druckfestigkeit
Sobald Sie über diese Datenpunkte verfügen, können Sie die Druckfestigkeit Ihres Objekts berechnen, unabhängig davon, ob Sie sie selbst im Labor gemessen oder in einem Wortproblem erhalten haben. Die Formel lautet:
CS = F ÷ A, wo CS ist die Druckfestigkeit, F ist die Kraft oder Last zum Zeitpunkt des Versagens und EIN ist die anfängliche Querschnittsfläche.
Beispiel: Sie wurden gebeten, die Druckfestigkeit eines Betonzylinders zu berechnen. Die Querschnittsflächen des Zylinders haben jeweils einen Durchmesser von 6 Zoll und der Zylinder versagte bei einer Kraft von 71.000 Pfund. Wie hoch ist die Druckfestigkeit dieser Betonprobe?
Sie können fortfahren und die Kraftmessung, 71.000 Pfund, in Ihre Gleichung einsetzen F. Aber seien Sie nicht voreilig und stecken Sie 6 Zoll für die Querschnittsfläche ein, EIN. Sie haben den Durchmesser der Stirnfläche des Zylinders erhalten, aber was Sie brauchen, ist die Oberfläche dieser Stirnfläche.
Denken Sie zur Berechnung der Oberfläche daran, dass die Fläche eines Kreises πr ist2, wo r ist der Kreisradius, der 1/2 des Kreisdurchmessers entspricht. Bei einem Durchmesser von 6 Zoll beträgt der Radius Ihrer Kreise 3 Zoll und die Fläche π (3).2 = 28,26 in2.
Nachdem Sie diese Informationen erhalten haben, lautet Ihre Gleichung wie folgt:
CS = 71.000 Pfund ÷ 28,26 Zoll2 = 2,512 psi
Die Druckfestigkeit Ihrer Probe beträgt also 2,512 psi. Übrigens kämmt dies mit der Standarddruckfestigkeit von Beton von 2.500 psi für Wohnanwendungen; Beton für gewerbliche Strukturen kann eine Druckfestigkeit von 4.000 psi oder mehr haben.