Kompresszív stressz: 5 fontos tény

Mi az a nyomóerő?

Az anyag húzó- és nyomótulajdonsága az ortogonális tengelyek mentén fellépő axiális terheléseket jelenti. A rendszer határain megfeszített terheléseket húzó terhelésnek, míg a rendszer határain összenyomottakat nyomó terhelésnek nevezik.

A testre kifejtett külső erő úgy deformálja a testet, hogy a test térfogata csökken, a hosszt pedig nyomófeszültségnek nevezzük.

Ez a test helyreállított feszültsége, amely deformálódik külső nyomóterhelés hatására. A karcsú, hosszú hengerek nyomófeszültségének növekedése hajlamos az oszlopok kihajlása miatt szerkezeti tönkremenetelre. Ha az anyag nem bírja a nyomást, feszültség kihajlás lép fel.

nyomófeszültség
nyomófeszültség

Kompressziós stressz formula:

A normális erő egységnyi területre alkalmazzák.

\sigma =\frac{F}{A}

Ahol,

Nyomóerő (F): a nyomóerő az a terhelés, amely az anyag összenyomásához szükséges az anyag összeillesztéséhez.

Nyomófeszültség egység:

Ennek SI mértékegysége megegyezik az erő mértékegységével a terület egységével.

Tehát a következőképpen van ábrázolva N / m2 or Pa.

A nyomófeszültség méretei:

Nyomófeszültség dimenzió az [ML-1T-2].

A nyomófeszültség pozitív vagy negatív?

Válasz: a nyomófeszültség negatív, mivel összenyomódik, mivel a méretváltozás (dL) ellenkező irányú.

A folyáshatár és a nyomószilárdság azonos?

Válasz: Nem, a feszültség és a nyomás engedése nem ugyanaz. Az érték az alkalmazhatóságtól függően változik.

Nyomószilárdság:

Ez az anyag azon képessége, hogy ellenálljon a nyomófeszültség következtében fellépő nyomásnak. Vannak olyan anyagok, amelyek ellenállnak az egyetlen feszültségnek, vannak olyan anyagok, amelyek az egyetlen összenyomást, és vannak olyan anyagok, amelyek a feszültséget és a nyomást is elviselik. A végső nyomószilárdság az az érték, amelyet akkor kapunk, amikor az anyag teljesen meghibásodik. A nyomópróbát ugyanúgy kell elvégezni, mint a szakítóvizsgálatot. Az egyetlen különbség az alkalmazott terhelés a nyomóterhelés.

Kőzetben és betonban nagyobb a nyomószilárdság.

Nyomófeszültség lágyacélból | alacsony széntartalmú acél:

Az olyan anyagok, amelyek a meghibásodás előtt nagy igénybevételnek esnek át, olyan képlékeny anyagok, mint például az enyhe acél-, alumínium és ötvözetei. Törékeny anyagok, amikor nyomófeszültségnek vannak kitéve, a tárolt energia hirtelen felszabadulása miatti szakadás. Míg amikor a képlékeny anyag nyomófeszültségnek van kitéve, az anyag összenyomódik, és a deformáció meghibásodás nélkül megy végbe.

Nyomófeszültség és húzófeszültség | Nyomófeszültség vs húzófeszültség

 Nyomó stresszHúzófeszültség
EredményeiAz anyag benyomódásának nyomóstressz következményei.Az anyag nyújtásának húzófeszültségi következményei
Nyomja vagy húzzaMíg a nyomófeszültség a testnek külső erők által adott lökés, amely megváltoztatja alakját és méretét.A húzófeszültség az a húzóerő, amelyet külső erők adnak a testnek, hogy megváltoztassa alakját és méretét.
Összenyomás vagy megnyúlásA nyomófeszültség külső nyomóerőből jön létreA húzófeszültség a nyúlási erő miatt jön létre.
Alkalmazás a bárbanAmikor a rúd nyomófeszültségnek van kitéve, az alakváltozások nyomóak (negatívak).Amikor a rúd húzófeszültségen megy keresztül, az alakváltozások húzóak (pozitívak).

Nyomófeszültség alakváltozási görbe

Feszültség-nyúlás diagram: Nyomófeszültség

Kompressziós stressz 1
Kép jóváírás: Wei SUN et al

Az összenyomódás feszültség-nyúlás diagramja különbözik a feszültségtől.

A kompressziós vizsgálat során a feszültség-nyúlás görbe egy rugalmassági határig egyenes. Ezen a ponton túl egy határozott hajlítás a görbében, amely a plaszticitás kezdetét jelzi; a pont a kompozit nyomó folyási feszültséget mutatja, amely közvetlenül összefügg a maradó feszültséggel. A maradó feszültség növekedése növeli a nyomófeszültséget.

A kompressziós tesztben a lineáris tartomány egy rugalmas tartomány a Hooke-törvény szerint. Ezért a régiót a következőképpen ábrázolhatjuk:

E= Young-modulus

Ebben a tartományban az anyag rugalmasan viselkedik, és a feszültség megszüntetésével visszatér eredeti helyzetébe.

Folyáshatár:

Ez az a pont, ahol a rugalmasság véget ér, és a plaszticitás régió kezdődik. Így a folyáshatár után az anyag a feszültség megszüntetése után nem tudja visszanyerni a tényleges alakját.

Megállapítható, hogy ha a kristályos anyag összenyomódik, akkor a feszültség-nyúlás görbe ellentétes a rugalmas tartományban jelentkező feszültségekkel. A húzó- és nyomógörbék nagyobb alakváltozások (húzódások) esetén változnak, mivel az összenyomott anyagnál kompresszió lép fel, a feszítésnél pedig az anyag plasztikus deformáción megy keresztül.

Feszültség-húzódás feszültségben | szakítópróba:

OA sor: Arányos határ

Az OA vonal egy arányos határt jelöl. Az arányossági határ az a határ, ameddig a feszültség arányos a nyúlással a Hooks törvény szerint. A feszültség növekedésével az anyag deformációja nő.

A pont: Rugalmas határ:

Ezen a ponton a szilárd anyagon belüli maximális feszültséget alkalmaztuk. Ezt a pontot rugalmassági határnak nevezzük. A rugalmassági határon belüli anyag deformálódik, és a feszültség eltávolítása után az anyag visszaáll a tényleges helyzetébe.

Mi az Elasto-műanyag régió?

Elaszto-műanyag régió:

Ez a folyáshatár és a rugalmassági pont közötti tartomány.

B pont: Felső folyáshatár

A plasztikus deformáció a kristályos szerkezetéből való kimozdulással kezdődik. Ez az elmozdulás a felső folyáshatár után nagyobb lesz, és korlátozza annak mozgását, ezt a tulajdonságot nyúlási keményedésnek nevezzük.

C pont: Alsó folyáshatár

Ez az a pont, amely után beindulnak az olyan jellemzők, mint a deformációs keményedés. És megfigyelhető, hogy a rugalmassági határon túl olyan tulajdonság következik be, mint plasztikus deformáció.

Maradandó deformáció:

Felső folyáshatár:

Az a pont, ahol a maximális terhelést vagy feszültséget alkalmazzák a képlékeny deformáció elindításához.

A felső folyáshatár a kristályos diszlokációk mozgása miatt instabil.

Alsó folyáshatár:

A minimális terhelés vagy feszültség határa, amely elengedhetetlen a képlékeny viselkedés megőrzéséhez.

Az alacsonyabb folyáshatár stabil, mivel nincs kristálymozgás.

A feszültség az anyag ellenállása, amelyet külső terhelésre alkalmaznak, a húzószilárdulás pedig az ellenállás lassú növekedése az anyagban bekövetkező elmozdulások növekedése miatt.

D pont: végső feszültségpont

A végső feszültségpontot képviseli. A maximális feszültség ellenáll a végső igénybevételnek. A terhelés növekedése után meghibásodás lép fel.

E pont: Szakadási pont

A törési vagy szakadási pontot jelöli. Ha az anyag a végső feszültségpont után gyorsan deformálódik, az az anyag tönkremeneteléhez vezet. Ez a maximális deformáció az anyagban.

Kompressziós stressz példaproblémák| Alkalmazások

  • Repülési és autóipari ipar: Működési tesztek és rugótesztek
  • Építőipar: Az építőipar közvetlenül függ az anyagok nyomószilárdságától. A pillér, a tetőfedés nyomó igénybevétellel készül.
  • Betonoszlop: A betonoszlopban az anyagot nyomófeszültség szorítja össze.
  • Az anyag tömörített ragasztással van ellátva, így elkerülhető az épület meghibásodása. Fenntartható mennyiségű megfeszített tárolt energiával rendelkezik.
  • Kozmetikai ipar: a kompakt púderek, szemceruzák, ajakbalzsamok, rúzsok, szemhéjfestékek tömörítése nyomófeszültség alkalmazásával történik.
  • Csomagolóipar: karton csomagolás, préselt palackok, PET palackok.
  • Gyógyszeripar: A gyógyszeriparban leginkább nyomófeszültséget alkalmaznak.
  • A törés, tömörítés, morzsolás a tabletták készítésénél történik. A keménység és a nyomószilárdság a gyógyszeripar fő része.
  • Sportipar: a krikettlabdát, a teniszlabdát, a kosárlabdát összenyomják, hogy keményebb legyen.

Hogyan mérjük a nyomófeszültséget?

Kompressziós teszt:

A kompressziós teszt egy anyag nyomóterhelés alatti viselkedésének meghatározása.

A tömörítési tesztet általában kőzetre és betonra használják. A nyomópróba megadja az anyag feszültségét és deformációját. A kísérleti eredménynek igazolnia kell az elméleti megállapításokat.

A tömörítési vizsgálat típusai:

  • Hajlítási teszt
  • Tavaszi teszt
  • Zúzópróba

A kompressziós teszt célja az anyag integritásának és biztonsági paramétereinek meghatározása nyomófeszültség elviselésével. Biztosítja a késztermékek, alkatrészek, gyártott szerszámok biztonságát is. Meghatározza, hogy az anyag alkalmas-e a célra, és ennek megfelelően készül-e.

A tömörítési tesztek a következő célokra szolgáltatnak adatokat:

  • A tétel minőségének mérésére
  • A gyártás következetességének megértése
  • Segítség a tervezési folyamatban
  • Az anyagárak csökkentése érdekében
  • A nemzetközi szabványok minőségének garantálása stb.

A nyomószilárdságvizsgáló gép:

A kompressziós vizsgálógépek az anyagok tulajdonságainak mérését tartalmazzák, mint Young-modulus, a végső nyomószilárdság, a folyáshatár stb., így az anyagok általános statikus nyomószilárdsági jellemzői.

A tömörítő berendezés több alkalmazáshoz van konfigurálva. Gépkialakításából adódóan szakító-, ciklikus-, nyíró-, hajlítóvizsgálatokat tud végezni.

A nyomópróbát ugyanúgy kell végrehajtani, mint a szakítóvizsgálatot. Csak a terhelés változása fordul elő mindkét tesztelés során. A szakítógépek húzó terhelést, míg a kompressziós vizsgálógépek nyomó terhelést használnak.

Különféle anyagok nyomószilárdsága:

· Beton nyomószilárdsága: 17Mpa-27Mpa

· Acél nyomószilárdsága: 25 MPa

· Gránit nyomószilárdság: 70-130MPa

· A cement nyomószilárdsága: 11.5 – 17.5 MPa

· Az alumínium nyomó folyáshatára: 280 MPa

Mekkora a megengedett nyomófeszültség az acél esetében?

Válasz: A megengedett feszültségeket általában az adott fém szerkezeti kódjaival mérik, mint például az acél és az alumínium. Ezt a hozamfeszültség (szilárdság) hányadával jelöljük

Mi a beton nyomószilárdsága különböző korokban?

Ez a minimális kompresszió ereje anyagi volt 28 napos betonhenger standard tesztjében.

A beton nyomószilárdságának mérése körülbelül 28-35 MPa-t tesz szükségessé 28 napon belül.

Beton nyomószilárdsága:

13

Kompressziós stressz problémák:

1. probléma

A 70 mm átmérőjű és 3 m hosszú acélrudat 7 mm vastag öntöttvas héj veszi körül. Számítsa ki a 0.7 mm-es kombinált rúd nyomóterhelését 3 m hosszban. (Eacél- = 200 GPa és Eöntöttvas = 100 GPa.)

Megoldás:

δ=\frac{PL}{AE}

δ=δ öntöttvas=δ acél-= 0.7 mm

δ öntöttvas =\frac{Pcastiron(3000)}{\frac{\pi }{4}*{<em>100 000</em>}*{84^{2}-70^{2}}} = 0.7

P öntöttvas = 50306.66 πN

δ acél= {\frac{Psteel(3000)}{\frac{\pi }{4}*{<em>200 000</em>}*{70^{2}}}= 0.7

P acél-= 57166.66πN

ΣFV=0

P= P öntöttvas +P acél-

P= 50306.66π+57166.66π

P= 107473.32πN

P=337.63 kN

#2 probléma:

Egy 10 KN súlyú szobor sima felületen nyugszik egy 6.0 m magas oszlop tetején. A torony keresztmetszete 0.20 m2 és 2700 kg/m tömegsűrűségű gránitból készült3. Számítsa ki a nyomófeszültséget és a nyúlást a torony tetejétől 3 m-rel alatta lévő keresztmetszetben, illetve a felső szegmensben.

megoldás:

A toronyszegmens térfogata magassággal

H=3.0m és keresztmetszeti terület A=0.2m2 van

V=A*H=0.3*0.2=0.6m^3

Sűrűség ρ=2.7×10^3 kg/m3, (grafit)

A toronyszegmens tömege

m= ρV =(2.7×10^3 *0.60m3)=1.60×10^3 kg.

A toronyszegmens súlya az

Wp = mg=(1.60×103*9.8)=15.68 KN.

A szobor súlya az

Ws = 10 KN,

normál erő 3 méterrel a szobor alatt,

F⊥= wp  + ws  =(1.568+1.0)×104N=25.68 KN.

Ezért a feszültséget a F/A

=2.568×104*0.20

=1.284×10^5Pa=128.4 kPa.

Y=4.5×10^10Pa = 4.5×10^7kPa.

Tehát az adott pozícióban számított nyomónyúlás a következő

Y=128.4/4.5×107

=2.85×10-6.

#3 probléma:

A változtatható keresztmetszetű acélrudat axiális erő veszélyezteti. Keresse meg P értékét az egyensúlyhoz!

E=2.1*10^5MPa. L1=1000mm, L2=1500mm, L3=800mm.A1=500mm2,A2=1000mm2,A3=700mm2.

p333

Az egyensúlyból:

{\sum Fx}= 0

+8000-10000+P-5000=0

P=7000N

Írj hozzászólást