Inzicht in druksterkte

Druksterkte is een beperkt niveau van drukspanning die taaie breuk (oneindige theoretische opbrengst) of brosse breuk in een materiaal veroorzaakt (breuk als gevolg van scheurvoortplanting of glijden langs een zwak vlak). Op materialen, onderdelen en constructies wordt de druksterkte gemeten. De hoeveelheid uniaxiale drukspanning die wordt bereikt wanneer een materiaal volledig bezwijkt, is per definitie de uiteindelijke druksterkte.

De specifieke testprocedures en meetomstandigheden zijn van invloed op de druksterktemetingen. Doorgaans worden compressiesterkten geleverd in overeenstemming met een bepaalde technische norm.

In tegenstelling tot materialen met een hoge treksterkte hebben beton en keramiek vaak een aanzienlijk hogere druksterkte. De treksterkten zijn vaak hoger dan de druksterkten in composietmaterialen zoals glasvezel-epoxy-matrixcomposiet.

In dit artikel krijgt u antwoord op de volgende vragen:

• Wat is druksterkte?
• Wat is de formule voor druksterkte?
• Welk materiaal heeft de hoogste of laagste druksterkte?
• Welke materialen hebben een hoge of lage druksterkte nodig?
• Technische stress versus echte stress

Wat is druksterkte?

Het vermogen van een materiaal of structuur om belastingen te weerstaan ​​die de neiging hebben om de grootte te verkleinen, staat bekend als druksterkte of druksterkte in de mechanica. Anders gezegd:treksterkte is bestand tegen spanning, terwijl druksterkte weerstand biedt tegen compressie. Treksterkte, druksterkte en afschuifsterkte kunnen allemaal afzonderlijk worden onderzocht bij het bestuderen van de sterkte van een materiaal.

Het vermogen van een materiaal of structureel element om belastingen te weerstaan ​​die, wanneer ze worden toegepast, ervoor zorgen dat ze in omvang krimpen, wordt hun druksterkte genoemd. Een testmonster wordt aan de boven- en onderkant onderworpen aan een kracht totdat het breekt of vervormt. Breuken vindt plaats wanneer materialen zoals steen en beton worden getest op druksterkte, omdat deze methode vaak wordt gebruikt om deze materialen te analyseren.

Druksterktetests kunnen worden uitgevoerd op materialen zoals staal, en vervorming wordt vaak gezien bij ductiele materialen. Een ductiel materiaal zal zich in eerste instantie aanpassen aan de uitgeoefende belasting door de interne organisatie van zijn structuur te veranderen - een proces dat bekend staat als plastische stroom.

De plastische stroom stopt wanneer de vervorming zich op één plaats concentreert en het materiaal breekt. Treksterkte is typisch de gekozen indicatie voor het meten en vergelijken van ductiele metalen. Dit komt door het feit dat trekspanning, die beter geschikt is voor de plastische stromingsverschijnselen, de krachten meet die nodig zijn om een ​​materiaal uit elkaar te trekken.

Wat is de formule voor druksterkte?

De formule om de druksterkte te berekenen is F =P/A, waarbij:

• F=De druksterkte (MPa)
• P=Maximale belasting (of belasting tot storing) van het materiaal (N)
• A=Een doorsnede van het oppervlak van het materiaal dat de belasting weerstaat (mm2)

Welk materiaal heeft de hoogste of laagste druksterkte?

Materialen zoals steen hebben vaak een hogere druksterkte van 140 MPa onder de categorie bros materiaal. Zandsteen en andere zachtere soorten hebben vaak een druksterkte van 60 MPa of minder. Voor de meeste structurele toepassingen hebben ductiele materialen zoals zacht staal een druksterkte van ongeveer 250 MPa.

In tegenstelling tot materialen met een hoge treksterkte hebben beton en keramiek vaak een aanzienlijk hogere druksterkte. De treksterkten zijn vaak hoger dan de druksterkten in composietmaterialen zoals glasvezel-epoxy-matrixcomposiet.

Meestal worden spanningsbestendige materialen gebruikt om beton te versterken. Druksterkte wordt vaak gebruikt voor betonkwaliteitsborging en specificatie-eisen. De objectieve trek(buig)eisen zijn bekend bij ingenieurs en zij drukken deze eisen uit in termen van druksterkte.

Voor woonbeton kan de behoefte aan druksterkte variëren van 2500 psi tot 4000 psi en meer voor commerciële constructies. Voor sommige toepassingen zijn hogere sterkten tot 10.000 psi vereist.

De druksterkte is typisch veel groter dan de treksterkte voor zowel brosse als ductiele materialen. Uitzondering op deze regel vormen vezelversterkte composieten, zoals glasvezel, die robuust zijn in trek maar gemakkelijk verpletteren. Maar omdat beton, een met deeltjes versterkt composiet, veel sterker is bij compressie dan bij trekkracht, moet het worden versterkt met stalen staven als het wordt blootgesteld aan trekspanningen.

Welke materialen hebben een hoge of lage druksterkte nodig?

In termen van beton kan ultrahogesterktebeton worden gebruikt om gebouwen zoals snelwegbruggen te bouwen die enorme belastingen en spanningen moeten kunnen dragen, terwijl het beton een lagere druksterkte van 30 MPa kan hebben voor standaard huishoudelijk gebruik.

Bekijk de video hieronder voor meer informatie over druksterkte:

Technische stress versus echte stress

Professionals gebruiken meestal technische stress in de praktijk van technisch ontwerp. Echte stress verschilt in werkelijkheid van technische stress. Als gevolg hiervan zal het gebruik van de bovenstaande formules om de druksterkte van het materiaal te berekenen geen nauwkeurig antwoord opleveren. Dit komt door het feit dat het dwarsdoorsnede-oppervlak A0 varieert en enigszins afhankelijk is van de belasting A=. (F).

Daarom kan het waardeverschil als volgt worden samengevat:

Het preparaat wordt korter bij compressie. Het materiaal heeft de neiging om zijdelings uit te rekken, wat de dwarsdoorsnede vergroot.

Het preparaat wordt tijdens een compressietest aan de randen vastgeklemd. Hierdoor ontstaat er een wrijvingskracht die de zijdelingse spreiding tegenwerkt. Dit houdt in dat inspanning nodig is om deze wrijvingskracht tegen te gaan, waardoor de hoeveelheid energie die in het proces wordt gebruikt, toeneemt. Als gevolg hiervan is de meting van stress door het experiment enigszins afwijkend.

Voor de hele doorsnede van het monster is de wrijvingskracht niet constant. Een minimum wordt gevonden in het midden, weg van de klemmen, terwijl een maximum wordt gevonden in de marges waar de klemmen zijn. Als gevolg hiervan neemt het exemplaar een tonachtige vorm aan, een fenomeen dat bekend staat als barreling.

Samengevat

Het vermogen van een materiaal of structureel element om belastingen te weerstaan ​​die, wanneer ze worden toegepast, ervoor zorgen dat ze in omvang krimpen, wordt hun druksterkte genoemd. Een testmonster wordt aan de boven- en onderkant onderworpen aan een kracht totdat het breekt of vervormt. Dat is alles voor dit artikel, waar de volgende vragen worden besproken:

• Wat is druksterkte?
• Wat is de formule voor druksterkte?
• Welk materiaal heeft de hoogste of laagste druksterkte?
• Welke materialen hebben een hoge of lage druksterkte nodig?
• Technische stress versus echte stress

Ik hoop dat je veel van het lezen leert, zo ja, deel het dan met anderen. Bedankt voor het lezen, tot ziens!