Test kompresji, w jaki sposób jest wykonywany, właściwości, przykłady

On Próba kompresyjna Jest to eksperyment przeprowadzany stopniowo kompresującym próbkę materiału, na przykład beton, drewno lub kamień, znany jako Rurka testowa i obserwowanie deformacji wytwarzanych przez zastosowane wysiłek lub obciążenie kompresji.

Wysiłek kompresyjna jest wytwarzany przez dwie siły stosowane na końcach ciała w celu zmniejszenia jego długości podczas kompresji.

Rysunek 1. Wysiłek kompresyjny. Źródło: Wikimedia Commons. Adre-ES/CC BY-SA (https: // creativeCommons.Org/licencje/nabrzeże/4.0)

Jednocześnie jego powierzchnia krzyżowa jest poszerzona, jak widać na rycinie 1. W miarę stosowania rosnących wysiłków ujawnia się właściwości mechaniczne materiału.

[TOC]

Jak stosuje się wysiłek kompresji?

Aby zastosować wysiłek kompresyjny, próbka, najlepiej w postaci okrągłego cylindra krzyżowego, jest umieszczana w maszynie, znanej jako Uniwersalna maszyna testowa, który stopniowo ściska spadek w wcześniej ustalonym ciśnieniu.

Punkty krzywej wysiłku (w Newton/m²) w porównaniu z jednolitą deformacją ε są wykresy podczas generowania. Wysiłek jest przyczyną między przyłożoną siłą a obszarem krzyżowym, podczas gdy deformacja jednostkowa jest stosunkiem między skracaniem δl a pierwotną długością próbki L_albo:

ε = δL/ L_albo

Właściwości mechaniczne materiału przed kompresją wywnioskowane są z analizy grafiki.

W miarę postępu eksperymentu próbka jest skrócona i szeroka. Eksperyment kończy się, gdy uskok lub pęknięcie występuje w próbce.

Rysunek 2. Próba kompresji w konkretnym próbce. Źródło: Wikimedia Commons.

Uzyskane właściwości i dane

Z testu kompresji właściwości mechaniczne materiału są uzyskiwane przed kompresją, na przykład Moduł elastyczności i odporność na kompresję, bardzo ważne w materiałach używanych w budownictwie.

Może ci służyć: Pleiades: historia, pochodzenie i kompozycja

Jeśli materiał do testowania jest krucha, ostatecznie zostanie złamany, więc łatwo można znaleźć ostateczny opór. W takim przypadku pobierane jest obciążenie krytyczne, rodzaj awarii, która przedstawia materiał i kształt złamania.

Ale jeśli materiał nie jest krucha, ale plastyczna, ten ostateczny opór nie zamanifestuje się łatwo, więc test nie rozciąga się w nieskończoność, ponieważ wraz ze wzrostem wysiłku stan wewnętrznego napięcia próbki jest jednolity. W tym momencie ważność testu jest utracona.

Wiarygodne wyniki

Aby wyniki były niezawodne, konieczne jest, aby włókna wewnętrzne materiału pozostały równoległe, ale tarcie wewnętrzne sprawiają, że włókna wygięte, a napięcie liści są jednorodne.

Pierwszą rzeczą jest rozważenie początkowego rozmiaru próbki przed rozpoczęciem testu. Najkrótsze okazy, zwane Próbka kompresji, Zwykle biorą beczkę, a najdłuższe okazy, nazywane Próbki kolumn, Są zapięte.

Istnieje kryterium znane jako SLAULTEZ Powód, Jaki jest iloraz między początkową długością l_albo I Radio de Giro r_G:

r = l_albo / R_G

Z kolei r_G = √ (I /A) gdzie i jest momentem bezwładności, a A jest obszarem przekroju.

Jeśli współczynnik smukłości jest mniejszy niż 40, działa jako próbka kompresji, a jeśli jest większy niż 60. Próbka między 40 a 60 miałaby najlepiej unikać zachowania pośredniego.

Może ci służyć: Bethelgeuse

Krzywa deformacji wysiłku

Test kompresji jest analogiczny do testu napięcia lub przyczepności, tylko to, że zamiast rozciągać próbkę aż do pęknięcia, tym razem testowana jest rezystancja kompresji.

Zachowanie materiału zwykle różni się w kompresji i przyczepności, a kolejną ważną różnicą jest to, że siły w teście kompresji są większe niż w teście napięcia.

Rysunek 3. Wysiłek trakcji lub napięcie i kompresja. Źródło: f. Zapata.

W teście kompresji, na przykład próbki aluminiowej, krzywa deformacji wysiłku się wznosi, podczas gdy w teście napięcia wzrasta, a następnie schodzi. Każdy materiał ma własną krzywą zachowania.

Rysunek 4. Krzywa testu kompresji dla aluminium (po lewej) i odpowiedni test przyczepności (po prawej). Próbki złamania w punkcie 4. Źródło: f. Zapata/wikimedia Commons

W kompresji wysiłek jest uważany za ujemny przez konwencję, a także wytworzone odkształcenie, co jest różnicą między długością końcową a początkową. Właśnie dlatego krzywa rozkładania wysiłku byłaby na trzecim miejscu samolotu, jednak wykres jest przeniesiony do pierwszej kwadrantu bez problemu.

Zasadniczo istnieją dwa odrębne obszary: elastyczna strefa deformacji i strefa deformacji plastycznej.

Rysunek 5. Krzywa testu kompresji dla materiału plastycznego. Źródło: piwo, f. Mechanika materiałów.

Elastyczna deformacja

Jest to liniowy region postaci, w którym wysiłek i deformacja są proporcjonalne, a stała proporcjonalności jest Moduł elastyczności materiału, oznaczone jako y:

σ = y. ε

Ponieważ ε jest jednolitym deformacją δL/L_albo, Nie ma wymiarów i jednostek i są takie same jak wymiary wysiłku.

Gdy materiał działa w tym obszarze, jeśli obciążenie zostanie usunięte, wymiary próbki są ponownie oryginalne.

Odkształcenia plastyczne

Zawiera nieliniową część krzywej na rycinie 5, chociaż obciążenie jest usuwane, próbka nie odzyskuje pierwotnych wymiarów, jest trwale deformowana. W zachowaniu plastikowym materiału wyróżnia się dwa ważne regiony:

Może ci służyć: tlenek krzemu (SiO2): struktura, właściwości, użycie, uzyskiwanie

-Cedence: Deformacja wzrasta bez zwiększania przyłożonego obciążenia.

-Odkształcenie: Jeśli obciążenie będzie nadal wzrastać, ostatecznie nastąpi pęknięcie próbki.

Przykłady zrozumienia wysiłków

Beton

Rysunek pokazuje betonową odpowiedź w próbie kompresji (trzeci kwadrant) i w teście napięcia (pierwszy kwadrant). Jest to materiał o reakcji kompresji innej niż reakcja napięcia.

Liniowy zakres elastycznej odpowiedzi od betonu do kompresji jest większy niż napięcie, a od rozszerzenia krzywej widać, że beton jest znacznie bardziej odporny na kompresję. Wartość pęknięcia betonu przeciwko kompresji wynosi 20 × 10⁶ N/m².

Rysunek 6. Krzywa testu kompresji i napięcia dla betonu. Źródło: piwo, f. Mechanika materiałów.

Właśnie dlatego beton nadaje się do budowania pionowych kolumn, które muszą obsługiwać kompresję, ale nie do belek. Beton może być wzmocniony przez stalowe kabiny lub metalowe siatki utrzymywane w napięciu, podczas gdy beton wyschł.

Szare żeliwo

Jest to kolejny materiał z dobrym zachowaniem do kompresji (krzywa prądu przemiennego w trzeciej ćwiartce), ale krucha, gdy jest poddawany napięciu (krzywa ab w pierwszej ćwiartce).

Rysunek 7. Krzywa testowa kompresji i napięcia dla szarego żeliwa. Źródło: Hibbeler, r. Mechanika materiałów.

Bibliografia

1. Piwo, f. 2010. Mechanika materiałów. McGraw Hill. 5. Wydanie.
2. Cavazos, J.L. Mechanika materiałów. Odzyskane z: YouTube.com.
3. Giancoli, zm.  2006. Fizyka: zasady z aplikacjami. 6th. Ed Prentice Hall.
4. Hibbeler, R. 2011. Mechanika materiałów. 8. edycja. osoba.
5. Valera Negrete, J. 2005. Ogólne uwagi fizyki. Unam.