Прочность на сжатие

Прочность на сжатие или прочность на сжатие - это способность материала или конструкции выдерживать нагрузки, стремящиеся к уменьшить размер, в отличие от того, который выдерживает нагрузки, имеющие тенденцию к удлинению. Другими словами, прочность на сжатие противостоит сдвигу, тогда как прочность на растяжение противостоит растяжению (растяжению). При исследовании прочности материалов прочность на растяжение, прочность на сжатие и прочность на сдвиг могут быть проанализированы независимо.

Некоторые материалы разрушаются на пределе прочности на сжатие; другие деформируются необратимо, поэтому данную величину деформации можно рассматривать как предел сжимающей нагрузки. Прочность на сжатие - ключевое значение при проектировании конструкций.

Измерение прочности на сжатие стального барабана

Прочность на сжатие часто измеряется на универсальной испытательной машине. На измерения прочности на сжатие влияют особый метод испытаний и условия измерения. Прочность на сжатие обычно указывается в соответствии с конкретным техническим стандартом.

• 1 Введение
• 2 Отклонение инженерного напряжения от истинного напряжения
• 3 Сравнение прочности на сжатие и растяжение
• 4 Типичный значения
• 5 Прочность бетона на сжатие
• 6 См. также
• 7 Ссылки

Растяжение Сжатие

Когда образец материала нагружается таким образом, что он расширяется говорят, что находится в напряжении. С другой стороны, если материал сжимается и укорачивается, говорят, что он находится в состоянии сжатия.

На атомном уровне молекулы или атомы при растяжении раздвигаются, тогда как при сжатии они прижимаются друг к другу. Поскольку атомы в твердых телах всегда пытаются найти положение равновесия и расстояние между другими атомами, во всем материале возникают силы, противодействующие как растяжению, так и сжатию. Поэтому явления, преобладающие на атомном уровне, подобны.

«Деформация» - это относительное изменение длины под действием приложенного напряжения; положительная деформация характеризует объект под растягивающей нагрузкой, которая имеет тенденцию к его удлинению, а сжимающее напряжение, которое укорачивает объект, дает отрицательную деформацию. Напряжение имеет тенденцию подтягивать небольшие боковые отклонения к выравниванию, в то время как сжатие имеет тенденцию усиливать такое отклонение до продольного изгиба.

Прочность на сжатие измеряется для материалов, компонентов и конструкций.

По определению, предельное сжатие Прочность материала - это значение одноосного сжимающего напряжения, которое достигается при полном разрушении материала. Прочность на сжатие обычно определяется экспериментально с помощью испытания на сжатие. Аппарат, использованный для этого эксперимента, такой же, как и при испытании на растяжение. Однако вместо приложения одноосной растягивающей нагрузки применяется одноосная сжимающая нагрузка. Как можно догадаться, образец (обычно цилиндрический) укорачивается, а также расширяется в стороны. Кривая напряжение-деформация строится прибором и будет выглядеть примерно так:

Кривая истинного напряжения-деформации для типичного образца

Прочность материала на сжатие будет соответствовать напряжению в красной точке, показанной на кривой. При испытании на сжатие существует линейная область, в которой материал подчиняется закону Гука. Следовательно, для этой области $\sigma \; =\; E\; ϵ\; \{\backslash \; displaystyle\; \backslash \; sigma\; =\; E\; \backslash \; epsilon\}$, где на этот раз E относится к модулю Юнга для сжатия. В этой области материал упруго деформируется и возвращается к своей исходной длине после снятия напряжения.

Эта линейная область заканчивается так называемым пределом текучести. Выше этой точки материал ведет себя пластически и не вернется к своей исходной длине после снятия нагрузки.

Существует разница между инженерным напряжением и истинным напряжением. По своему базовому определению одноосное напряжение определяется следующим образом:

$\sigma \; =\; FA\; \{\backslash \; displaystyle\; \backslash \; sigma\; =\; \{\backslash \; frac\; \{F\}\; \{A\}\}\}$

где F = приложенная нагрузка [N], A = площадь [м]

Как указано, площадь образца изменяется при сжатии. Таким образом, в действительности площадь является некоторой функцией приложенной нагрузки, то есть A = f (F). Действительно, напряжение определяется как сила, деленная на площадь в начале эксперимента. Это известно как инженерное напряжение и определяется как:

$\sigma \; e\; =\; FA\; 0\; \{\backslash \; displaystyle\; \backslash \; sigma\; \_\; \{e\}\; =\; \{\backslash \; frac\; \{F\}\; \{A\_\; \{0\}\}\}\}$

A0= Исходный образец. площадь [м]

Соответственно инженерная деформация будет определяться следующим образом:

$ϵ\; e\; =\; l\; -\; l\; 0\; l\; 0\; \{\backslash \; displaystyle\; \backslash \; epsilon\; \_\; \{e\}\; =\; \{\backslash \; frac\; \{l-l\_\; \{0\}\}\; \{l\_\; \{0\}\}\}\}$

где l = текущая длина образца [м] и l 0 = исходная длина образца [м]

Прочность на сжатие, таким образом, будет соответствовать точке на кривой инженерного напряжения $(ϵ\; e\; \ast ,\; \sigma \; e\; \ast )\; \{\backslash \; displaystyle\; (\backslash \; epsilon\; \_\; \{e\}\; ^\; \{*\},\; \backslash \; sigma\; \_\; \{e\}\; ^\; \{*\})\}$определяется как

$\sigma \; e\; \ast \; =\; F\; \ast \; A\; 0\; \{\backslash \; displaystyle\; \backslash \; sigma\; \_\; \{e\}\; ^\; \{*\}\; =\; \{\backslash \; frac\; \{F\; ^\; \{*\}\}\; \{A\_\; \{0\}\}\}\}$

$ϵ\; e\; \ast \; =\; l\; \ast \; -\; l\; 0\; l\; 0\; \{\backslash \; displaystyle\; \backslash \; epsilon\; \_\; \{e\}\; ^\; \{*\}\; =\; \{\backslash \; frac\; \{l\; ^\; \{*\}\; -\; l\_\; \{0\}\}\; \{\; l\_\; \{0\}\}\}\}$

где F = нагрузка, приложенная непосредственно перед дроблением, а l = длина образца непосредственно перед дроблением.

Barreling

В практике инженерного проектирования профессионалы в основном полагаются на инженерное напряжение. На самом деле настоящий стресс отличается от инженерного. Следовательно, расчет прочности материала на сжатие по приведенным уравнениям не даст точного результата. Это связано с тем, что площадь поперечного сечения A 0 изменяется и является некоторой функцией нагрузки A = φ (F).

Таким образом, разницу в значениях можно резюмировать следующим образом:

• При сжатии образец укорачивается. Материал будет стремиться растекаться в поперечном направлении и, следовательно, увеличивать площадь поперечного сечения .
• При испытании на сжатие образец зажимается по краям. По этой причине возникает сила трения, которая препятствует боковому распространению. Это означает, что необходимо проделать работу, чтобы противодействовать этой силе трения, следовательно, увеличивается энергия, потребляемая во время процесса. Это приводит к немного неточному значению напряжения, полученному в результате эксперимента. Сила трения непостоянна для всего поперечного сечения образца. Он варьируется от минимума в центре, вдали от зажимов, до максимума на краях, где он зажимается. Из-за этого возникает явление, известное как бочкообразная форма, когда образец приобретает бочкообразную форму. C

Бетон и керамика обычно имеют гораздо более высокую прочность на сжатие, чем на разрыв. Композиционные материалы, такие как композит на основе стекловолокна с эпоксидной матрицей, как правило, имеют более высокий предел прочности на разрыв, чем предел прочности на сжатие. Металлы трудно испытать на разрушение при растяжении и сжатии. При сжатии металл выходит из строя из-за коробления / крошения / сдвига под 45 градусов, который сильно отличается (хотя и более высокие напряжения) от растяжения, которое выходит из строя из-за дефектов или сужения.

Материал	Rs[МПа ]
Фарфор	500
Кость	150
бетон	20-80
Лед ( 0 ° C)	3
Пенополистирол	~ 1

Для проектировщиков прочность на сжатие является одним из наиболее важных инженерных свойств бетона. Стандартной производственной практикой является классификация бетона по маркам. Этот класс - не что иное, как прочность на сжатие бетонного куба или цилиндра. Образцы куба или цилиндра обычно испытываются на машине для испытаний на сжатие, чтобы определить прочность бетона на сжатие. Требования к испытаниям различаются от страны к стране в зависимости от кода проектирования. Согласно индийским нормам, прочность на сжатие бетона определяется как

. Прочность бетона на сжатие дается в терминах характеристической прочности на сжатие испытанных кубов размером 150 мм. через 28 дней (fck). В полевых условиях испытания прочности на сжатие также проводятся временно, то есть через 7 дней, чтобы проверить ожидаемую прочность на сжатие, ожидаемую через 28 дней. То же самое делается для предупреждения о неисправности и принятия необходимых мер предосторожности. характеристическая прочность определяется как прочность бетона, ниже которой ожидается падение не более 5% результатов испытаний.

Для целей проектирования это значение прочности на сжатие ограничивается делением на коэффициент запаса прочности, значение которого зависит от используемой философии проектирования.

• Прочность на сжатие
• Испытание контейнера на сжатие
• Ударопрочность
• Деформация (инженерная)
• Молоток Шмидта для измерения прочности материалов на сжатие
• Плоская деформация испытание на сжатие

• Микелл П. Гровер, Основы современного производства, John Wiley Sons, 2002 США, ISBN 0-471-40051-3
• Каллистер У. Д. мл., Наука о материалах и инженерия - введение, John Wiley Sons, 2003 USA, ISBN 0-471-22471-5