圧縮強度の計算方法

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著者: Monica Porter
作成日: 17 行進 2021
更新日: 17 5月 2024
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機械設計技術 強度計算のやり方とInventor構造解析を比較 Compare strength calculation method and Inventor structural analysis
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圧縮強度は、表面または材料がどれだけの荷重を負担できるかを測定する効果的な方法です。この種の強度のテストは、オブジェクトの上部に下向きの力を加え、下部に等しく反対の力を加えて行います。言い換えれば、それをつぶしてから、単純な数式を使用して、材料が破損する前にかかった圧縮荷重を決定します。

TL; DR(長すぎる;読まなかった)

圧縮応力の式は次のとおりです。

CS = F÷A、ここで CS 圧縮強度です F 故障点での力または負荷であり、 A は初期の断面積です。

圧縮荷重のテストに関する考慮事項

圧縮強度試験には正確な測定が必要であるため、圧縮応力試験の「押しつぶす」プロセスは、上下両方から材料を圧縮するために加えられる等しい力と反対の力を含む、慎重に制御された条件下で行う必要があります。

このため、またテストは故障点または永久変形まで行われるため、実際の構造を現場でテストすることはできません。代わりに、立方体または円筒形の試験片をテストします。立方体または円柱の形状により、試料の上下に平らで平行な表面ができ、両方の面が断面である必要があります。つまり、試料の垂直軸に直角になります。

圧縮応力式のデータポイント

科学的な「押しつぶす」プロセスに適した装置に標本を設定したら、2つのデータポイントに注意する必要があります。 1つは、交差する標本の断面積、または別の言い方をすれば、その面の1つだけの表面積です。

測定する必要のある他のデータポイントは、試験片が破損した瞬間に試験片に加えられる力です。通常、永久変形として定義される破損まで、力をゆっくりと加えます。言い換えれば、圧縮力が除去されると元の形状に戻らない変形。多くの場合、オブジェクトが破損すると「永久変形」が発生します。

ヒント

圧縮強度の計算

これらのデータポイントを取得したら(ラボで自分で測定したか、単語の問題で受け取ったかにかかわらず)、オブジェクトの圧縮強度を計算できます。式は次のとおりです。

CS = F÷A、ここで CS 圧縮強度です F 故障点での力または負荷であり、 A は初期の断面積です。

例: コンクリートシリンダーの圧縮強度を計算するように求められました。シリンダーの断面はそれぞれ直径6インチで、シリンダーは71,000ポンドの力で破損しました。そのコンクリートのサンプルの圧縮強度はどのくらいですか?

先に進み、71,000ポンドの力の測定値を方程式に代入して、 F。しかし、急いではいけませんし、断面積のために6インチを差し込んでください、 A。円柱の面の直径が与えられましたが、必要なのはその面の表面積です。

表面積を計算するには、円の面積がπr2、 どこ r は円の半径で、円の直径の1/2に等しくなります。したがって、直径が6インチの場合、円の半径は3インチで、その面積はπ(3)です。2 = 28.26インチ2.

その情報が得られたので、方程式は次のようになります。

CS = 71,000ポンド÷28.26インチ2 = 2,512 psi

したがって、サンプルの圧縮強度は2,512 psiです。ちなみに、これは住宅用のコンクリートの標準の2,500 psi圧縮強度と一致します。商業構造用のコンクリートは、4,000 psi以上の圧縮強度を持つことができます。