Понимание прочности на сжатие

Прочность на сжатие — это ограниченный уровень сжимающего напряжения, вызывающего пластическое разрушение (бесконечный теоретический предел текучести) или хрупкое разрушение материала (разрыв в результате распространения трещины или скольжения вдоль слабой плоскости). На материалах, деталях и конструкциях измеряется прочность на сжатие. Величина одноосного сжимающего напряжения, достигаемого при полном разрушении материала, по определению является его пределом прочности на сжатие.

Конкретные процедуры испытаний и условия измерения влияют на измерения прочности на сжатие. Как правило, прочность на сжатие предоставляется в соответствии с конкретным техническим стандартом.

В отличие от материалов с высокой прочностью на растяжение, бетон и керамика часто имеют значительно более высокую прочность на сжатие. Прочность на растяжение часто выше, чем прочность на сжатие в композитных материалах, таких как стекловолоконный композит с эпоксидной матрицей.

В этой статье вы получите ответы на следующие вопросы:

• Что такое прочность на сжатие?
• Какова формула прочности на сжатие?
• Какой материал имеет самую высокую или самую низкую прочность на сжатие?
• Какие материалы требуют высокой или низкой прочности на сжатие?
• Инженерный стресс и реальный стресс

Что такое прочность на сжатие?

Способность материала или конструкции выдерживать нагрузки, приводящие к уменьшению размера, известна в механике как прочность на сжатие или прочность на сжатие. Другими словами, прочность на растяжение сопротивляется растяжению, тогда как прочность на сжатие сопротивляется сжатию. Прочность на растяжение, прочность на сжатие и прочность на сдвиг можно исследовать отдельно при изучении прочности материала.

Способность материала или конструктивного элемента выдерживать нагрузки, которые при приложении вызывают их усадку в размере, называется их прочностью на сжатие. Испытуемый образец подвергается воздействию силы сверху и снизу до тех пор, пока он не сломается или не деформируется. Трещины возникают, когда такие материалы, как камень и бетон, испытывают на прочность при сжатии, потому что этот метод часто используется для анализа этих материалов.

Испытания на прочность при сжатии можно проводить на таких материалах, как сталь, а деформация часто наблюдается у пластичных материалов. Пластичный материал первоначально адаптируется к приложенной нагрузке, изменяя внутреннюю организацию своей структуры — процесс, известный как пластическое течение.

Пластическое течение прекращается, когда деформация концентрируется в одном месте, и материал разрушается. Прочность на растяжение обычно является выбранным показателем для измерения и сравнения пластичных металлов. Это связано с тем, что растягивающее напряжение, которое лучше подходит для явления пластического течения, измеряет силы, необходимые для разрыва материала.

Какова формула прочности на сжатие?

Формула для расчета прочности на сжатие:F =P/A, где:

• F =прочность на сжатие (МПа)
• P =максимальная нагрузка (или нагрузка до отказа) на материал (Н)
• A=площадь поперечного сечения материала, выдерживающего нагрузку (мм2)

Какой материал имеет самую высокую или самую низкую прочность на сжатие?

Такие материалы, как камень, часто имеют более высокую прочность на сжатие 140 МПа в категории хрупких материалов. Песчаник и другие более мягкие разновидности часто имеют прочность на сжатие 60 МПа или меньше. Для большинства конструкционных применений пластичные материалы, такие как мягкая сталь, имеют прочность на сжатие около 250 МПа.

В отличие от материалов с высокой прочностью на растяжение, бетон и керамика часто имеют значительно более высокую прочность на сжатие. Прочность на растяжение часто выше, чем прочность на сжатие в композитных материалах, таких как стекловолоконный композит с эпоксидной матрицей.

Обычно для укрепления бетона используют стойкие к растяжению материалы. Прочность на сжатие часто используется для обеспечения качества бетона и требований спецификации. Объективные требования к прочности на растяжение (изгиб) известны инженерам, и они выражают эти потребности в терминах прочности на сжатие.

Для жилого бетона требования к прочности на сжатие могут варьироваться от 2500 фунтов на квадратный дюйм до 4000 фунтов на квадратный дюйм и более для коммерческих конструкций. Для некоторых применений требуется более высокая прочность, вплоть до 10 000 фунтов на квадратный дюйм и выше.

Прочность на сжатие обычно намного больше, чем прочность на растяжение как для хрупких, так и для пластичных материалов. Композиты, армированные волокном, такие как стекловолокно, прочные при растяжении, но легко сминаемые, являются исключением из этого правила. Но поскольку бетон, армированный частицами композит, гораздо прочнее на сжатие, чем на растяжение, его необходимо армировать стальными стержнями, если он будет подвергаться растягивающим напряжениям.

Какие материалы требуют высокой или низкой прочности на сжатие?

Что касается бетона, сверхвысокопрочный бетон может использоваться для строительства таких зданий, как автодорожные мосты, которые должны выдерживать огромные нагрузки и деформации, тогда как бетон может иметь меньшую прочность на сжатие 30 МПа для стандартного бытового мощения. использование.

Посмотрите видео ниже, чтобы узнать больше о прочности на сжатие:

Инженерный стресс и реальный стресс

Профессионалы в основном используют инженерное напряжение в практике инженерного проектирования. Истинный стресс в действительности отличается от инженерного стресса. В результате использование приведенных выше формул для расчета прочности материала на сжатие не даст точного ответа. Это связано с тем, что площадь поперечного сечения А0 неодинакова и несколько зависит от нагрузки А=. (Ф).

Таким образом, несоответствие значений можно резюмировать следующим образом:

Образец становится короче при сжатии. Материал имеет тенденцию растягиваться в стороны, что увеличивает площадь поперечного сечения.

Образец зажимают по краям во время испытания на сжатие. Из-за этого возникает сила трения, которая будет работать против бокового разброса. Это означает, что требуется усилие, чтобы противодействовать этой силе трения, увеличивая количество энергии, используемой в процессе. В результате измерение стресса в эксперименте несколько отличается.

Для всего поперечного сечения образца сила трения непостоянна. Минимум находится в центре, вдали от зажимов, а максимум — ближе к краям, где находятся зажимы. В результате образец приобретает бочкообразную форму, явление, известное как бочкообразность.

Вкратце

Способность материала или конструктивного элемента выдерживать нагрузки, которые при приложении вызывают их усадку в размере, называется их прочностью на сжатие. Испытуемый образец подвергается воздействию силы сверху и снизу до тех пор, пока он не сломается или не деформируется. Это все для этой статьи, где обсуждаются следующие вопросы:

• Что такое прочность на сжатие?
• Какова формула прочности на сжатие?
• Какой материал имеет самую высокую или самую низкую прочность на сжатие?
• Какие материалы требуют высокой или низкой прочности на сжатие?
• Инженерный стресс и реальный стресс

Надеюсь, вы многому научились из прочитанного, если да, поделитесь с другими. Спасибо за прочтение, увидимся!