Сжатие растяжение сопромат задачи: Расчет стержня работающего на растяжение сжатие

Содержание

Нелинейные задачи на растяжение — сжатие

Содержание:

Нелинейные задачи на растяжение — сжатие

  • Нелинейная задача растяжения-сжатия. Принцип малости деформации, лежащий в основе решения всех мыслимых задач, состоит в том, что 1) уравнения статики записываются для

недеформированных систем, и поэтому уравнения, полученные из уравнений статики и условий совместных деформаций,

линейны по отношению к неизвестным силам или напряжениям. Людмила Фирмаль

В результате сила отдельных стержней всегда линейно представлена внешними силами, а смещение узлов также является линейной функцией внешних сил. При расчете перемещений от нескольких сил необходимо рассчитывать их отдельно от каждой силы и складывать

их вместе. Однако можно указать пример, когда принцип малости деформации неприменим, и задача становится принципиально нелинейной. Рассмотрим, например, то, что показано на схеме.

 42 система из двух стержней, соединенных шарнирами

  • и образующих между собой угол, равный L. это уравнение системы, уравнения статики для недеформируемой системы следующие П Рис, 42. Мы вынуждены предположить, что узел re, стержень наклонен под углом a, так что статика составлена для деформации. 2W Sheena-P=0. (32.1) движение «

перпендикулярно оси стержня, но расширение стержня не может быть проигнорировано; это должно быть принято М= — — — — — — П. \c o s a J§ 32] нелинейная задача растяжения — — — — сжатие 71 Таким образом, по закону крючков N-EF1 — c o s».

потому что (32.2) Исключая (32.1) и (32.2) силы N, находим a как функцию от P. Людмила Фирмаль

Предполагая, что угол a мал, он недостаточно мал, чтобы игнорировать этот квадрат, но、: А2 грех, cos1-й. С этого момента(32.1) и (32.2) 2 M a-P=0 и N= — E F. И так оно и есть. (32.3) Зависимость смещения от силы резко нелинейна, и при малом смещении сопротивление системы, ее жесткость очень малы, при увеличении деформации жесткость возрастает.

Смотрите также:

Решение задач на 📝 растяжение-сжатие сопромат

Сопротивление материалов или сопромат, как называют его студенты на протяжении уже нескольких десятков лет, изучает различные способы и методы расчетов прочности, жесткости и устойчивости различных инженерных конструкций, креплений и сооружений. Дисциплина «Сопротивление материалов» изучает все возможные варианты создания надежных, экономичных и долговечных узлов, деталей и собранных конструкций, машин и механизмов.

Задачи на растяжение-сжатие стержня

Продольные силы в поперечных сечениях, закон Гука, расчеты на прочность и жесткость, расчеты статически определимых стержней – знания этих и многих других основ необходимы при решении задач на растяжение-сжатие в рамках курса по сопромату.

Сопромат считается студентами нереально сложной и самой трудно сдаваемой дисциплиной. Действительно, спросите у любого выпускника инженерной специальности, какой предмет вызывает у него дрожь и неприязнь.

90 процентов бывших студентов с определенной точностью назовут такой дисциплиной сопромат.

Заказать решение задач на растяжение-сжатие

Решение задач по сопромату одно из самых частых заданий, с которым приходится сталкиваться специалистам портала «Все Сдал!». Более 1500 студентов в год обращаются за квалифицированной помощью на сайт именно по поводу дисциплины «Сопротивление материалов». Примеры задач:

  • задчи на механику сжатия и растяжения,
  • центральное растяжение и сжатие стержня,
  • внецентренное растяжение и сжатие,
  • задачи на осевое растяжение,
  • задача на растяжение сжатие стержня,
  • статически неопределимые задачи,
  • и т.д.

На портале «Все Сдал!» работают студенты-отличники, аспиранты ведущих вузов нашей страны, а так же действующие инженеры и представители других технических специальностей. Обратившись к специалистам, помогающим студентам на «Все Сдал!», вы можете быть уверены в правильном и подробном решении самой сложной и каверзной задачи.

Вы сможете не только дать задание на решение нескольких задач в рамках той или иной контрольной работы к определенному времени, но и договориться об оказании помощи во время зачета или экзамена. От вас потребуется только обеспечить качественную связь для получения исполнителем ваших задач на растяжение-сжатие стержня в читабельном виде, дождаться готового решения, переписать его и сдать на проверку преподавателю.

Для размещения любого заказа вам будет предложено пройти 2-х минутную процедуру регистрации на сайте «Все Сдал!». После этого вы получите доступ к размещению своих заданий и личному общению с потенциальными исполнителями.

Так же вы можете заказать консультацию специалиста для разъяснения вам методов решения задач по любой теме курса «Сопротивление материалов».

Решение задач растяжение-сжатие, 📝 плоский поперечный изгиб балок Сопром

растяжение-сжатие, плоский поперечный изгиб балок

Решение задач

Заказ выполнен

ЗАДАЧА № 2 РАСТЯЖЕНИЕ – СЖАТИЕ Для заданной шарнирно-стержневой системы требуется: 1) определить допускаемую нагрузку Р, исходя из прочности стержня II; 2) определить усилия во всех остальных упругих стержнях; 3) подобрать сечения упругих стержней из условия прочности в форме, указанной в таблице; 4) определить перемещение точки К.

При решении задачи использовать таблицу исходных данных (с. 15) и расчетные схемы на с. 16−18. Примечание. Стержни, показанные двойной линией и заштрихованные, считать абсолютно жесткими, т. е. недеформируемыми ЗАДАЧА № 6 ПЛОСКИЙ ПОПЕРЕЧНЫЙ ИЗГИБ БАЛОК 1. Для заданных 8 схем балок требуется построить эпюры Q и M с вычислением значений поперечных сил и изгибающих моментов в характерных сечениях балки. 2. Для схем 1 и 2 записать уравнения поперечных сил и изгибающих моментов для каждого участка балки. 3. Для схемы 4 подобрать необходимые размеры поперечного сечения деревянной балки из условия прочности по нормальным напряжениям. Принятые размеры сечения балки проверить по касательным напряжениям, если [τ] = 2,5 МПа. В вариантах 1, 3, 5, 7, 9, 11, 13, 16, 18, 21, 24, 26, 28, 30 принять допускаемое напряжение на растяжение и сжатие [σ] = 12 МПа. В вариантах 2, 4, 6, 8, 10, 12, 14, 15, 17, 19, 20, 22, 23, 25, 27, 29 [σ] = 10 МПа.
4. Для схемы 5 подобрать номер указанного прокатного профиля, если [σ] = 160 МПа. 5. Для схемы 6 определить наибольшие нормальные напряжения в опасном сечении балки. Построить эпюру нормальных напряжений в этом же сечении. 6. Для схемы 7 подобрать размеры указанного вида сечения из чугуна. Указать, как рационально установить балку. Построить эпюру σ в опасном сечении при рациональном положении балки. Допускаемые напряжения для чугуна: на растяжение − [σр] = 40 МПа, на сжатие − [σс] = 140 МПа. При решении задачи использовать таблицу исходных данных (с. 35) и расчетные схемы на с. 36−50. ВАРИАНТ №3

Это место для переписки тет-а-тет между заказчиком и исполнителем.
Войдите в личный кабинет (авторизуйтесь на сайте) или зарегистрируйтесь, чтобы
получить доступ ко всем возможностям сайта.

Резюме – Гиперучебник по физике

  • … резонанс
  • эластичность
  • плотность …
Гиперучебник по физике

  1. Механика
    1. Кинематика
      1. Движение
      2. Расстояние и перемещение
      3. Скорость и Скорость
      4. Ускорение
      5. Уравнения движения
      6. Свободное падение
      7. Графики движения
      8. Кинематика и исчисление
      9. Кинематика в двух измерениях
      10. Снаряды
      11. Параметрические уравнения
    2. Динамика I: Сила
      1. Силы
      2. Сила и масса
      3. Действие-реакция
      4. Вес
      5. Динамика
      6. Статика
      7. Трение
      8. Силы в двух измерениях
      9. Центростремительная сила
      10. Системы отсчета
    3. Энергия
      1. Работа
      2. Энергия
      3. Кинетическая энергия
      4. Потенциальная энергия
      5. Сохранение энергии
      6. Мощность
      7. Простые машины
    4. Динамика II: Импульс
      1. Импульс и импульс
      2. Сохранение импульса
      3. Импульс и энергия
      4. Импульс в двух измерениях
    5. Вращательное движение
      1. Кинематика вращения
      2. Инерция вращения
      3. Вращательная динамика
      4. Вращательная статика
      5. Угловой момент
      6. Энергия вращения
      7. Роллинг
      8. Вращение в двух измерениях
      9. сила Кориолиса
    6. Планетарное движение
      1. Геоцентризм
      2. Гелиоцентризм
      3. Всемирная гравитация
      4. Орбитальная механика I
      5. Гравитационная потенциальная энергия
      6. Орбитальная механика II
      7. Гравитация вытянутых тел
    7. Периодическое движение
      1. Пружины
      2. Простой гармонический осциллятор
      3. Маятники
      4. Резонанс
      5. Эластичность
    8. Жидкости
      1. Плотность
      2. Давление
      3. Плавучесть
      4. Поток жидкости
      5. Вязкость
      6. Аэродинамическое сопротивление
      7. Режимы течения
  2. Теплофизика
    1. Тепло и температура
      1. Температура
      2. Тепловое расширение
      3. Атомная природа материи
      4. Газовые законы
      5. Кинетико-молекулярная теория
      6. Фазы
    2. Калориметрия
      1. Явное тепло
      2. Скрытая теплота
      3. Химическая потенциальная энергия
    3. Теплопередача
      1. Проводка
      2. Конвекция
      3. Радиация
    4. Термодинамика
      1. Тепло и работа
      2. Диаграммы давление-объем
      3. Двигатели
      4. Холодильники
      5. Энергия и энтропия
      6. Абсолютный ноль
  3. Волны и оптика
    1. Волновые явления
      1. Природа волн
      2. Периодические волны
      3. Интерференция и наложение
      4. Интерфейсы и барьеры
    2. Звук
      1. Природа звука
      2. Интенсивность
      3. Эффект Доплера (звук)
      4. Ударные волны
      5. Дифракция и интерференция (звук)
      6. Стоячие волны
      7. Биты
      8. Музыка и шум
    3. Физическая оптика
      1. Природа света
      2. Поляризация
      3. Эффект Доплера (свет)
      4. Черенковское излучение
      5. Дифракция и интерференция (свет)
      6. Тонкопленочная интерференция
      7. Цвет
    4. Геометрическая оптика
      1. Отражение
      2. Преломление
      3. Сферические зеркала
      4. Сферические линзы
      5. Аберрация
  4. Электричество и магнетизм
    1. Электростатика
      1. Электрический заряд
      2. Закон Кулона
      3. Электрическое поле
      4. Электрический потенциал
      5. Закон Гаусса
      6. Проводники
    2. Электростатические приложения
      1. Конденсаторы
      2. Диэлектрики
      3. Батареи
    3. Электрический ток
      1. Электрический ток
      2. Электрическое сопротивление
      3. Электроэнергия
    4. цепи постоянного тока
      1. Резисторы в цепях
      2. Батареи в цепях
      3. Конденсаторы в цепях
      4. Правила Кирхгофа
    5. Магнитостатика
      1. Магнетизм
      2. Электромагнетизм
      3. Закон Ампера
      4. Электромагнитная сила
    6. Магнитодинамика
      1. Электромагнитная индукция
      2. Закон Фарадея
      3. Закон Ленца
      4. Индуктивность
    7. Цепи переменного тока
      1. Переменный ток
      2. RC цепи
      3. Цепи РЛ
      4. LC-цепи
    8. Электромагнитные волны
      1. уравнения Максвелла
      2. Электромагнитные волны
      3. Электромагнитный спектр
  5. Современная физика
    1. Относительность
      1. Пространство-время
      2. Масса-энергия
      3. Общая теория относительности
    2. кванта
      1. Излучение черного тела
      2. Фотоэлектрический эффект
      3. Рентген
      4. Антивещество
    3. Волновая механика
      1. Волны материи
      2. Атомные модели
      3. Полупроводники
      4. Конденсированные вещества
    4. Ядерная физика
      1. Изотопы
      2. Радиоактивный распад
      3. Период полураспада
      4. Энергия связи
      5. Деление
      6. Фьюжн
      7. Нуклеосинтез
      8. Ядерное оружие
      9. Радиобиология
    5. Физика элементарных частиц
      1. Квантовая электродинамика
      2. Квантовая хромодинамика
      3. Квантовая динамика вкуса
      4. Стандартная модель
      5. Вне стандартной модели
  6. Фонды
    1. Единицы
      1. Международная система единиц
      2. Гауссова система единиц
      3. Британско-американская система единиц
      4. Разные единицы
      5. Время
      6. Преобразование единиц измерения
    2. Измерение
      1. Значащие цифры
      2. Порядок величины
    3. Графики
      1. Графическое представление данных
      2. Линейная регрессия
      3. Изогнутый фитинг
      4. Исчисление
    4. Векторов
      1. Тригонометрия
      2. Сложение и вычитание векторов
      3. Векторное разрешение и компоненты
      4. Умножение на вектор
    5. Ссылка
      1. Специальные символы
      2. Часто используемые уравнения
      3. Физические константы
      4. Астрономические данные
      5. Периодическая таблица элементов
      6. Люди в физике
  7. Задняя часть
    1. Предисловие
      1. Об этой книге
    2. Связаться с автором
      1. Гленнелерт. сша
      2. Беханс
      3. Инстаграм
      4. Твиттер
      5. Ютуб
    3. Аффилированные сайты
      1. hypertextbook.com
      2. midwoodscience.org

Анализ воздействия растягивающих и сжимающих нагрузок на бедренную кость человека

Adv Biomed Res. 2014; 3: 101.

Raviraj Havaldar

Факультет биомедицинской инженерии, Инженерно-технологический колледж Образовательного общества штата Карнатака Лингаят, Белгаум, Индия

S.C. Pilli

1 Факультет машиностроения, Карнатака Лингаят, Колледж инженеров и технологий Образовательного общества, Белгаум, Индия

BB Putti

2 Факультет ортопедии, Медицинский колледж им. Джавахарлала Неру, Карнатака Лингаум, Университет образования, Белгаум , Индия

Кафедра биомедицинской инженерии, Инженерно-технологический колледж Образовательного общества Карнатака Лингаят, Белгаум, Индия

1 Кафедра машиностроения, Инженерно-технологический колледж Образовательного общества Карнатака Лингаят, Белгаум, Индия

2 Кафедра ортопедии, Медицинский колледж Джавахарлала Неру, Педагогический университет Карнатака Лингаят, Белгаум, Индия

Адрес для корреспонденции: Prof. Равирадж Хавалдар, доцент кафедры биомедицинской инженерии, Инженерно-технологический колледж KLES, Белгаум, Индия. Электронная почта: [email protected]

Поступила в редакцию 9 сентября 2012 г.; Принято 14 января 2013 г.

Это статья с открытым доступом, распространяемая в соответствии с лицензией Creative Commons Attribution License, которая разрешает неограниченное использование, распространение и воспроизведение на любом носителе при условии указания автора и источника.

Эта статья была процитирована другими статьями в PMC.

Abstract

Background:

Хрупкие изломы являются наиболее вероятными проявлениями усталостного повреждения, которое развивается в условиях повторяющихся нагрузок. При растягивающих и сжимающих нагрузках по всей кости расходятся многочисленные микротрещины. В этом исследовании испытания на растяжение и сжатие проводятся на образцах обоих полов в возрасте от 19 до 83 лет и оценивается прочность на разрыв.

Материалы и методы:

Испытывают пятьдесят пять образцов кортикального слоя бедренной кости человека. Они разделены на различные возрастные группы от 19 до 83 лет. Механические испытания проводятся на универсальной испытательной машине Instron 3366 в соответствии со стандартами Американского общества испытаний и материалов (ASTM).

Результаты:

Результаты показывают, что стресс, вызываемый костной тканью, зависит от возраста и пола. Замечено, что с возрастом снижается как прочность на растяжение, так и прочность на сжатие. Прочность на сжатие больше, чем прочность на растяжение у обоих полов.

Заключение:

Прочность на сжатие и растяжение кортикального слоя бедренной кости человека оценивается как у мужчин, так и у женщин в возрастной группе 19-83 лет. Прочность на излом увеличивается до 35 лет у мужчин и 30 лет у женщин, а затем снижается. Механические свойства кости зависят от возраста и пола.

Ключевые слова: Возраст, кортикальный слой бедренной кости, модуль Юнга, прочность на растяжение, прочность на сжатие

ВВЕДЕНИЕ

Кость представляет собой сложную, высокоорганизованную и специализированную соединительную ткань. Согласно Vashishth et al. [1], на прочность и форму скелета могут влиять различные факторы, такие как механическая нагрузка, генетика, фармакологические агенты и потребление пищи. Костные ткани представляют собой соединительные ткани, состоящие из клеток, включая остеобласты, остеоциты, клетки, выстилающие кость, и остеокласты, которые производят, поддерживают и организуют клеточный матрикс.[2] Хрупкость скелета у пожилых людей является наиболее серьезной проблемой для здоровья, связанной с костями.[3] После среднего возраста риск переломов увеличивается с возрастом, и переломы могут возникать при отсутствии травматической нагрузки.Нетравматические переломы обычно связаны с остеопорозом.[4] Например, риск переломов увеличивается с возрастом, даже если риск скорректирован с учетом костной массы, что указывает на то, что способность костной ткани ухудшается с возрастом. Минерализация кости и замещение карбонатом увеличиваются с возрастом, однако это не влияет на прочность костей. [5] Это может способствовать возрастной хрупкости скелета. Наиболее важным параметром, определяющим качество ткани с точки зрения ее эластичных свойств, является организация коллагена и его структура в кости.[6]

Исследования распределения напряжений и деформаций в органических и минеральных компонентах могут выявить наноструктурное происхождение повреждений костей. Когда кость подвергается осевым растягивающим напряжениям, органическая матрица, состоящая из коллагена типа I, подвергается как нормальному, так и сдвиговому напряжению, которое может вызывать наноразмерные повреждения в органической матрице кости. Коллагеновые фибриллы передают силы растяжения от одной фибриллы к другой за счет напряжений сдвига, которые генерируются вдоль области перекрытия фибрилл.[7,8] Деформация коллагеновых волокон включает молекулярное растяжение и проскальзывание, проскальзывание фибрилл и, в конечном счете, дефибрилляцию. Эти механизмы уменьшают диаметр фибрилл и увеличивают область пальцев во время последующих испытаний на растяжение. [9]

Перелом вследствие компрессии кортикального слоя кости сильно зависит от объемной доли костной ткани, строения и механических свойств костной ткани. Как указал Викас Томар [7], дефекты кортикального слоя кости чувствительны к вариациям внутри и между образцами в архитектурных особенностях, а также в свойствах материала.Исследования механизма повреждения в наномасштабе в соединительных тканях, изготовленных из коллагена I типа, были проведены путем механической нагрузки этих тканей и внесения повреждений в их ультраструктуру.[10,11]

проводится кортикальный слой бедренной кости. Растягивающие и сжимающие напряжения индуцируются в кортикальном слое кости повторяющимися нагрузками. Мы проверяем гипотезу о том, что прочность кости при разрушении зависит от возраста и пола. Модуль Юнга для различных возрастных групп рассчитан как для мужчин, так и для женщин.Продемонстрировано упругое поведение костной ткани при растяжении.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

Бедренные кости толще и длиннее любых длинных костей человека. Следовательно, из-за их размера в толщине кортикального слоя в качестве исходного материала выбирают бедренные кости. Кости получены от трупов обоих полов, которые не были госпитализированы и не иммобилизованы перед смертью. Было получено 55 образцов бедренной кости, которые были разделены на различные возрастные группы от 19 до 83 лет.После удаления мягких тканей бедренные кости заворачивают в калибр, смоченный в солевом растворе, забуференном кальцием. Во время всех операций резания и обработки костный материал часто и обильно опрыскивают физиологическим раствором, чтобы он оставался прохладным и влажным. Образцы тестируются с кодовой маркировкой, чтобы сохранить конфиденциальность информации о пациенте.

Подготовлены образцы размером 5 мм × 5 мм × 15 мм для испытаний на растяжение и кубики 5 мм × 5 мм × 5 мм для испытаний на сжатие.Эксперименты проводятся в соответствии со стандартами Американского общества испытаний и материалов (ASTM). Механические испытания проводят на универсальной испытательной машине Instron 3366. Система оснащена зажимами для растяжения и оснащена экстензометром для измерения деформации.

Образцы для испытаний на растяжение сконструированы таким образом, что самые высокие напряжения возникают в центральной части или в рабочей области образца. Измерения деформации получают путем прикрепления зажима экстензометра к калибровочному участку образца.Напряжение рассчитывается как приложенная сила, деленная на площадь поперечного сечения кости, измеренную в средней части образца. Для испытаний на сжатие получают кубы одинакового размера. Нагрузка, обращенная к образцу кости, выровнена по отношению к пластине, нагружающей сжатие. Параллельность поверхностей, содержащих нагрузку, каждого образца можно оценить путем измерения разности высот между каждой из четырех сторон и центральной точкой поверхностей, контактирующих с нагрузкой.

РЕЗУЛЬТАТЫ

Испытания на растяжение и сжатие проводят на кортикальной кости бедренной кости человека и анализируют для оценки устойчивости к перелому с точки зрения интенсивности напряжения в зависимости от возраста, что выполняется для образцов как мужчин, так и женщин. .Статистический анализ прочности на растяжение и сжатие обобщен в . Средняя прочность на растяжение у мужчин оказывается выше, чем у женщин. Аналогичная тенденция наблюдается и в отношении прочности на сжатие. На уровне ткани соответствующие механические свойства значительно снижаются при старении с P < 0,001.

Таблица 1

Механические свойства кортикального слоя бедренной кости мужчин и женщин

Предельное растягивающее напряжение не показало существенной разницы между молодыми возрастами, значительное изменение отмечено в средних возрастных группах, а также значительные изменения наблюдались у пожилых возрастные группы.Модуль Юнга рассчитывается путем получения отношения напряжения растяжения к деформации растяжения. Модуль Юнга показал первоначальное медленное увеличение в молодых и средних возрастных группах от 20 до 35 лет как у мужчин, так и у женщин, но значительно больше в старшей возрастной группе для обоих полов с максимумом в 70-80 лет.

обобщает статистический анализ механических свойств кортикального слоя бедренной кости человека у мужчин. В возрастной группе 30 лет и младше испытываются 9 образцов, и средняя прочность на растяжение оказывается самой высокой среди других возрастных групп.Модуль Юнга наименьший по сравнению с другими возрастными группами. Это показывает, что кости в этой возрастной группе прочнее и сравнительно более пластичны. В возрастной группе 31-50 лет исследовано 8 проб, в возрастной группе 51-70 лет исследовано 9 проб. В этих двух возрастных группах наблюдается значительное снижение прочности на растяжение и сжатие. В возрастной группе старше 70 лет исследовано 10 проб. Модуль Юнга для этой возрастной группы указывает на то, что с возрастом напряжение, индуцированное на уровне тканей, уменьшается, следовательно, кости становятся хрупкими.показать сравнительный анализ прочности на сжатие, прочности на растяжение и модуля Юнга для мужчин.

Таблица 2

Механические свойства кортикального слоя бедренной кости мужчин

Сравнительный анализ прочности на сжатие, растяжение и модуля Юнга кортикального слоя бедренной кости человека мужчин

обобщает статистический анализ кортикального слоя бедренной кости женщин различных возрастных групп. В возрастной группе 30 лет и младше исследуют 4 пробы. В возрастной группе 31-50 лет исследовано 5 проб.В возрастной группе 51-70 лет для исследования предлагается 6 образцов. В возрастной группе старше 70 лет исследовано 4 образца. Визуальным осмотром во время испытаний оценивают прочность на разрыв. На тканевом уровне соответствующие механические свойства значительно снижаются при старении с P <0,001, за исключением модуля Юнга. Ясно замечено, что с возрастом прочность на растяжение и сжатие снижается, тогда как модуль Юнга резко увеличивается, что указывает на хрупкость костей в пожилом возрасте.показать сравнительный анализ прочности на сжатие, прочности на растяжение и модуля Юнга для женщин.

Таблица 3

Механические свойства кортикального слоя женской бедренной кости

Сравнительный анализ прочности на сжатие, предела прочности при растяжении и модуля Юнга для кортикального слоя бедренной кости человека женского пола

показывает поведение растягивающей нагрузки в зависимости от возраста для мужчин и женщин. Замечено, что прочность на растяжение снижается с возрастом, у мужчин прочность костей выше, чем у женщин.Аппроксимация кривой получена из полиномиального выражения второй степени y = -0,0037 x 2 -0,0138x+41,808, а линия тренда получена со значением R 2 для мужской линии тренда, равным 0,939, и что y = — 0,0002 х 2 -0,1819 х +49,801 для женщин R 2 значение равно 0,739, следовательно, в заданном диапазоне возрастов от 19 до 83 лет можно найти соответствующие предельные прочности. показывает поведение сжимающей нагрузки в зависимости от возраста для мужчин и женщин.Отмечено, что прочность на сжатие снижается с возрастом, мужчины также демонстрируют более высокую прочность костей, чем женщины, при испытаниях на сжатие. Аппроксимация кривой получена из полиномиального выражения второй степени y = -0,001 x 2 -0,8158 x +163,93, а линия тренда получена со значением R 2 для линии тренда для мужчин, равным 0,966, и для линии тренда для женщин 9066. y = 0,0005 x 2 −0,795 x +181,72 со значением R 2 равным 0.942, следовательно, в данном диапазоне возрастов от 19 до 83 лет можно найти соответствующие прочности на сжатие. Изменение модуля Юнга с возрастом для кортикального слоя бедренной кости человека мужчин и женщин показано на графике, полученная кривая соответствует полиномиальному выражению второй степени 2 значение 0,888 для мужчин. Отмечено, что она почти постоянна до 55 лет, небольшой прирост отмечается в возрасте от 55 до 75 лет и значительный прирост после 75 лет и старше.Это однозначно свидетельствует о том, что у мужчин кость эластична до 55 лет, что связано с компактностью в организации костной ткани, а в более старшем возрасте в костной ткани образуются поры, а уменьшение плотности и кости делают ее хрупкой. У женщин до 55 лет существенной изменчивости не наблюдается. Отмечено значительное увеличение в возрасте после 55 лет и выше. Аппроксимация кривой получается из полиномиального выражения второй степени y = 0,2552 x 2 −20. 282 x +593,8 со значением R 2 0,709. Это ясно указывает на то, что кости становятся хрупкими после 55 лет у женщин.

Прочность кортикального слоя бедренной кости в зависимости от возраста

Прочность кортикального слоя бедренной кости в зависимости от возраста

Модуль Юнга кортикального слоя бедренной кости в зависимости от возраста

ОБСУЖДЕНИЕ

Прочность и гибкость скелетной системы человека зависят от основных каркас коллагеновых волокон. В процессе старения происходят изменения в коллагеновом каркасе.Основные изменения заключаются в увеличении жесткости ткани, волокна в конечном итоге становятся ломкими. Такие изменения явно вредны для оптимального функционирования скелетной системы. Изменения в поперечном сшивании коллагена являются основной причиной наблюдаемого изменения механических свойств, а также эластичных свойств по отношению к возрасту. матрицы поврежденной кости. Органический матрикс костной ткани действует для передачи усилий, передачи сил между костными минеральными пластинками и предотвращения преждевременного разрушения костной ткани как хрупкого материала. При избыточной нагрузке деформация коллагеновых волокон включает растяжение, соскальзывание латерально прилегающих элементов и разделение и, в конечном итоге, дефибрилляцию фибрилл из областей перекрытия при передаче силы сдвига.[13]

Результаты наших тестов сильно отличаются от результатов аналогичных работ, о которых сообщалось ранее. Например, Winwood и др. . (2006) протестировали образцы свежей компактной бедренной кости человека на сжатие и обнаружили, что прочность на разрыв составляет в среднем 210 МПа.Nalla et al ., (2002) провели обширное исследование прочности на изгиб кортикальной кости человека во влажном состоянии, и сообщаемый модуль упругости составляет 24,2 ГПа. Согласно исследованию, проведенному Новицкой и др. ., (2011), модуль упругости кортикального слоя бедренной кости составляет 22,6 ГПа для бычьей кости во влажном состоянии. с механическими свойствами, соответствующими их широкому разнообразию функций.Общее содержание коллагена в ткани, очевидно, является важным фактором, определяющим механическую прочность. Способность ткани выдерживать приложенную нагрузку также определяется ориентацией волокон, которая может заметно различаться между тканями. Коллагеновые фибриллы обладают небольшой прочностью на сжатие, но обладают очень высокой прочностью на растяжение. Прочность на растяжение и сжатие с возрастом снижается. Небольшие изменения модуля Юнга происходят во время созревания, но значительные в пожилом возрасте. Увеличение напряжения разрушения сопровождается снижением напряжения разрушения, что указывает на усиление сцепления между микрофибриллами, что предотвращает проскальзывание.[16] Диаметр коллагеновых волокон также играет важную роль в определении механических свойств ткани. Способность выдерживать высокие уровни стресса связана с долей фибрилл большого диаметра. По мере увеличения диаметра гибкость ткани уменьшается, и снижается способность сопротивляться распространению трещины. В некоторых тканях существует бимодальное распределение диаметра волокон, пустоты между крупными волокнами заполняются мелкими волокнами, что обеспечивает высокое содержание коллагена, но сохраняет гибкость ткани. По мере созревания диаметр фибрилл увеличивается и может быть либо одномодульным, либо бимодальным распределением, таким образом, с возрастом упругие свойства и механическая прочность снижаются. устойчивость как к зарождению, так и к росту трещин. Поскольку микроструктурные факторы, влияющие на зарождение и рост трещин в большинстве материалов, неизменно весьма различны, задача состоит в том, чтобы идентифицировать и количественно определить конкретные механизмы, влияющие на каждый процесс с точки зрения изменений, происходящих в микро- или ультраструктуре кости с возрастом.[19,20]

Степень достигнутой костной массы зависит от гормональных, пищевых и механических факторов. Во всех возрастных группах женщины имеют меньшую костную массу, чем мужчины, и с возрастом этот разрыв увеличивается. Для кортикальной кости медленная потеря костной массы начинается примерно в возрасте 40 лет у женщин и в 50 лет у мужчин. Кроме того, женщины обычно испытывают ускоренный период потери костной массы в период менопаузы. Эта ускоренная потеря связана со снижением уровня эстрогена. Роль дефицита эстрогена, по-видимому, заключается в усилении резорбции кости, а также в снижении костеобразования.Таким образом, у мужчин и женщин эстроген оказывает как катаболическое, так и анаболическое действие на кости на протяжении всей жизни. У пожилых мужчин остеопороз более тесно связан с низким уровнем эстрогена, чем с низким уровнем андрогена. Механическое поведение кости зависит от пола и возраста. Результаты этого исследования демонстрируют возрастную деградацию механических свойств кортикального слоя бедренной кости человека на уровне ткани.Результаты показывают, что мужские образцы костей демонстрируют более высокую прочность на разрыв и эластичность, чем женские, во всех возрастных группах.

Сноски

Источник поддержки: Нет

Конфликт интересов: Не объявлено.

ССЫЛКИ

1. Вашишт Д., Сит С. Флорида: Летняя конференция по биоинженерии; 2003. Возрастные изменения усталости при изгибе кортикальной кости человека. [Google Академия]2. Мэн Ю., Цинь Ю.С., Ди-Маси Э., Рафаилович М., Пернодет Н.Биоминерализация самоорганизующегося внеклеточного матрикса для инженерии костной ткани. J ткани инженер. 2009; 15: 355–65. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]3. Thurner PJ, Chen CG, Ionova-Martin S, Sun L, Harman A, Porter A, et al. Дефицит остеопонтина увеличивает хрупкость костей, но сохраняет костную массу. Джей Боун. 2010;46:1564–73. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]4. Ловеридж Н., Пауэр Дж., Рив Дж., Бойд А. Плотность минерализации костей и хрупкость шейки бедра. Джей Боун. 2004; 35: 929–41.[PubMed] [Google Scholar]5. Chen QZ, Wong CT, Lu WW, Cheung KM, Leong JC, Luk KD. Усиление механизмов соединения костей с кристаллическим гидроксиапатитом in vivo . Биоматериалы. 2004; 25:4243–54. [PubMed] [Google Scholar]6. диск Рубин. Новые концепции остеопороза и прочности костей. J Мед Биолог Инж. 2005; 21:1049–56. [PubMed] [Google Scholar]7. Томар В. Взгляд на влияние растягивающих и сжимающих нагрузок на перелом, зависящий от микроструктуры трабекулярной кости. J Eng Fract Mech.2009; 76: 884–97. [Google Академия]8. Бейли А.Дж., Пол Р.Г., Нотт Л. Механизмы созревания и старения коллагена. Механическое старение Dev. 1998; 106:1–56. [PubMed] [Google Scholar]9. Бакар М.С., Ченг М.Х., Тан С.М., Ю. С.К. Свойства растяжения, усталость при растяжении и биологическая реакция композитов полиэфирэфиркетон-гидроксиапатит для несущих ортопедических имплантатов. J Биоматериалы. 2003; 24:2245–50. [PubMed] [Google Scholar] 10. Налла Р.К., Крузич Дж.Дж., Кинни Дж.Х., Балуч М., Ричи Р.О. Роль микроструктуры в возрастном ухудшении прочности кортикальной кости человека.J Mater Sci Eng. 2006; 26:1251–60. [Google Академия] 11. Ричи Р.О., Кинни Дж.Х., Крузич Дж.Дж., Налла Р.К. Перелом кортикальной кости в энциклопедии биомедицинской инженерии Wiley. 2006: 32–45. [Google Академия] 12. Налла Р.К., Крузич Дж.Дж., Кинни Дж. Х., Ричи Р.О. Влияние старения на прочность кортикальной кости человека: оценка по R-кривым. Кость. 2004; 35:1240–6. [PubMed] [Google Scholar] 13. Грей Р.Дж., Корбахер Г. Усталостное поведение компактной кости крупного рогатого скота при сжатии. Дж. Биомех. 1974; 7: 287–92. [PubMed] [Google Scholar] 14.Уинвуд К., Зиупос П., Карри Дж. Д., Коттон Дж. Р., Тейлор М. Важность эластичных и пластических компонентов деформации при усталости при растяжении и сжатии кортикальной кости человека по отношению к ортопедической биомеханике. J Musculoskelet Нейрональное взаимодействие. 2006; 6: 134–41. [PubMed] [Google Scholar] 15. Новицкая Э., Чен П.Ю., Хамед Э., Ли Дж., Лубарда В.А., Ясюк И. и соавт. Последние достижения в измерении и расчете модулей упругости кортикальной и трабекулярной костей: обзор. J Theoret Appl Mech. 2011; 38: 209–97.[Google Академия] 16. Kotha SP, Guzelsu N. Повреждение при растяжении и его влияние на кортикальную кость. Дж. Биомех. 2003; 36: 1683–9. [PubMed] [Google Scholar] 17. Rho JY, Zioupos P, Карри JD, Фарр GM. Эластичность микроструктуры и региональная неоднородность бедренной кости человека разного возраста, изученные методом наноиндентирования. Дж. Биомех. 2002; 35: 189–98. [PubMed] [Google Scholar] 18. Кота С.П., Гузельсу Н. Моделирование механического поведения кости при растяжении в продольном направлении. Дж Теор Биол. 2002; 219: 269–79. [PubMed] [Google Scholar] 19.Гупта Х.С., Зиупос П. Перелом костной ткани: как и почему. J Med Eng Phys. 2008;30:1209–26. [PubMed] [Google Scholar] 20. Хоффлер К.Э., Мур К.Е., Козлофф К., Зиссет П.К., Гольдштейн С.А. Возраст, пол и модули упругости костных ламелей. J Ортоп Res. 2000;18:432–7. [PubMed] [Google Scholar] 21. Луо Г., Кауфман Дж. Дж., Чиабрера А., Бьянко Б., Кинни Дж. Х., Хаупт Д. и др. Вычислительные методы ультразвуковой оценки костей. Ультразвук Медицина Биол. 1999; 25: 823–30. [PubMed] [Google Scholar] 22. Джордж В.Т., Вашишт Д.Восприимчивость стареющей человеческой кости к переломам смешанного типа увеличивает хрупкость кости. Кость. 2006; 38: 105–11. [PubMed] [Google Scholar]

Прогноз прочности на одноосное сжатие и прочности на растяжение по бразильскому методу слабого конгломерата

Простые регрессионные модели

первый этап анализа. Весь статистический анализ был выполнен с использованием SPSS версии 17.0. Связь между UCS и BTS с I s(50) была проанализирована с использованием линейной, квадратичной, степенной, логарифмической и экспоненциальной функций. Затем были выбраны статистически значимые и сильные корреляции, и были установлены уравнения регрессии между индексом точечной нагрузки с UCS и BTS (таблица 3). Большинство полученных взаимосвязей оказались статистически значимыми по критерию Стьюдента t при уровне достоверности 95%. Как видите, существует более сильная связь между UCS и I s(50) .На рисунках 1 и 2 показан график зависимости UCS и BTS от индекса точечной нагрузки. Следует отметить, что подгоночная квадратичная линия, показанная на рис. 1, физически неверна для высоких значений PLI.

Таблица 3 Прогнозные модели для оценки UCS и BTS Рис. 1

Связь между I s(50) и UCS

Рис. 2

Связь между I s(50) и BTS

Коэффициент корреляции между измеренными и прогнозируемыми значениями является хорошим индикатором для проверки эффективности прогнозирования модели.На рисунках 3 и 4 показаны взаимосвязи между измеренными и предсказанными моделями для UCS и BTS с хорошим коэффициентом корреляции (R 2 ). В этом исследовании также были рассчитаны индексы учета значений (VAF) и среднеквадратичной ошибки (RMSE) для контроля производительности прогностической способности прогностических моделей, разработанных в исследовании, как это использовали Кобанглу и Челик [15] и Йилмаз. и Юксек [21]. {2} } }$$

(2)

где y и y’ — измеренные и прогнозируемые значения.Расчетные показатели приведены в таблице 4. Если VAF равен 100, а RMSE равен 0, то модель будет отличной. Полученные значения VAF и RMSE, приведенные в таблице 4, указывают на высокие характеристики прогнозирования.

Рис. 3

Взаимная корреляция прогнозируемых и наблюдаемых значений UCS для регрессионной модели (квадратическая модель)

Рис. 4

Взаимная корреляция прогнозируемых и наблюдаемых значений BTS для регрессионной модели (мощная модель)

Таблица 4 Показатели эффективности (RMSE, VAF) для регрессионной модели

Модели искусственных нейронных сетей (ИНС)

Нейронные сети могут использоваться в качестве прямой замены для автокорреляции, многомерной регрессии, линейной регрессии, тригонометрического и других статистических методов и методов анализа [22]. Нейронные сети, с их замечательной способностью получать общее решение из сложных или неточных данных, могут использоваться для извлечения закономерностей и выявления тенденций, которые слишком сложны, чтобы их могли заметить люди или другие компьютерные технологии. Обученную нейронную сеть можно рассматривать как «эксперта» в той категории информации, которую ей дали для анализа. Затем этого эксперта можно использовать для составления прогнозов с учетом новых интересных ситуаций и ответов на вопросы «что, если». Когда поток данных анализируется с помощью нейронной сети, можно обнаружить важные прогностические закономерности, которые ранее не были очевидны для неспециалиста.Таким образом, нейронная сеть может выступать в роли эксперта. Конкретная сеть может быть определена тремя фундаментальными компонентами: передаточная функция, сетевая архитектура и закон обучения [23]. Важно определить эти компоненты, чтобы удовлетворительно решить проблему.

Все данные были сначала нормализованы и разделены на два набора данных, таких как: обучение (всех данных), тест (всех данных). В этом исследовании программное обеспечение Neural workprofessional ∏ использовалось для анализа нейронных сетей, имеющих трехслойную сеть с прямой обратной связью, состоящую из входного слоя (1 нейрон), трех скрытых слоев (9 нейронов) и одного выходного слоя.Скрытый слой имеет нейроны с касательной к норме гиперболической передаточной функцией. Взаимная корреляция между предсказанными и наблюдаемыми значениями, показанная на рис. 5 и 6 показали, что построенная модель ИНС весьма приемлема для прогнозирования UCS и BTS. Значения RMSE, VAF и R 2 приведены в таблице 5.

Рис. 5

Взаимная корреляция прогнозируемых и наблюдаемых значений UCS для модели ANN

Рис. 6

Взаимная корреляция прогнозируемых и наблюдаемых значений BTS для модели ANN

Таблица 5 Показатели производительности (RMSE, VAF и R 2 ) для модели ANN

Экспериментальное и численное исследование прочности бетона на растяжение при различных скоростях деформации

Динамическая характеристика бетона имеет основополагающее значение для понимания поведения материала в случае сильных землетрясений и динамических явлений. Реализация материального определяющего закона имеет огромное значение для численного моделирования динамических процессов, таких как процессы, вызванные землетрясениями. Раскалывающиеся образцы бетона были испытаны при скоростях деформации от 10 -7  с -1 до 10 -4  с -1 на испытательной машине MTS. Представлены результаты зависимости прочности на растяжение от скорости деформации, которые сравниваются с прочностью на сжатие и существующими моделями при аналогичных скоростях деформации. Также были оценены и обсуждены кривые динамического коэффициента увеличения относительно скорости деформации для прочности на растяжение.Те же данные по растяжению сравниваются с данными по прочности с использованием термодинамической модели. Результаты испытаний показывают значительную чувствительность к скорости деформации, проявляя динамическую прочность на растяжение, увеличивающуюся со скоростью деформации. В режиме квазистатической скорости деформации существующие модели часто занижают экспериментальные результаты. Термодинамическая теория прочности бетона на растяжение при раскалывании удовлетворительно описывает экспериментальные данные о прочности как влиянии скорости деформации.

1.Введение

Давно известно, что бетонные материалы имеют низкую прочность на растяжение по сравнению с их прочностью на сжатие. Поскольку бетон по своей природе слаб на растяжение, он используется в качестве сжимающего материала в большинстве бетонных конструкций [1–5]. Однако, несмотря на то, что статические растягивающие нагрузки на бетонные элементы избегаются, трудно изолировать бетонные элементы от динамических растягивающих напряжений. Распространение волны растягивающих напряжений в элементах конструкций вызывается взрывами, ударами снарядов, землетрясениями и т. д. [6, 7].Фактически, во время Великого землетрясения Хансин-Авадзи наблюдались некоторые необычные трещины и повреждения бетонных конструкций, которые могли быть вызваны распространением волн напряжения и/или границей раздела волн растягивающего напряжения.

В то время, когда бетонная конструкция подвергается динамической нагрузке, следует различать два различных вида разрушения: локальные эффекты и глобальные воздействия на конструкцию. С современными вычислительными средствами и знаниями в области компьютерного моделирования можно рассчитать распределение сил и напряжений в бетонных конструкциях в сложных условиях динамического нагружения.Однако модели динамических свойств материалов все еще находятся в зачаточном состоянии [8, 9]. Следовательно, эти материальные модели являются слабым звеном в расширенных расчетах методом конечных элементов. Надежные тестовые данные, поддерживающие моделирование, доступны только в ограниченном объеме.

Поведение материалов на основе цемента при сжатии при различных скоростях деформации изучено довольно подробно. Результаты нагрузочных испытаний подтвердили увеличение прочности бетона на сжатие при динамическом нагружении.Этот общий результат был подтвержден многими исследователями в течение многих десятилетий. Некоторые всеобъемлющие обзоры более поздних работ по этой теме можно найти в нескольких обзорах. Например, Абрамс еще в 1917 г. сообщал, что увеличение скорости нагружения сопровождается увеличением прочности бетона на сжатие. Те же результаты были объявлены Wastein [10] и Atchley et al. [11] или Хьюза и Уотсона [12]. Но из-за трудностей с испытательной установкой и приборами было предпринято мало попыток измерить поведение материалов на основе цемента при растяжении при динамических нагрузках, и поэтому доступно мало данных.

Из обзора литературы можно обнаружить, что динамическая прочность на растяжение еще недостаточно изучена, а также данные о влиянии скорости в основном относятся к режиму высоких скоростей деформации (выше 1 с −1 ) [13]. –15]. Исследования средних и квазистатических скоростей деформации (от 10 90 579 -7 90 580   с 90 579 -1 90 580 до 1 с 90 579 -1 90 580 ) редко ограничиваются.

Для исследования влияния скорости деформации на предел прочности бетона при растяжении были проведены испытания на растяжение образцов из гладкого бетона при скорости деформации от 10 −7  с −1 до 10 −4  с −1 на испытательной машине MTS. Основная цель этого исследования заключалась в разработке метода оценки прочности бетона на растяжение как при статической, так и при динамической нагрузке. Вторая цель заключалась в том, чтобы получить некоторое представление о механизмах разрушения бетона при различных скоростях деформации. Кроме того, поскольку прочность на растяжение является экспериментально определяемым свойством, важно подтвердить экспериментальные результаты с помощью приемлемых численных и аналитических процедур.

2. Экспериментальная процедура
2.1. Подготовка образцов

Пропорции смеси используемого бетона приведены в таблице 1, где тип 42.Во всех смесях использовался портландцемент марки 5R. Смеси содержали летучую золу для экономии цемента и снижения теплоты гидратации для практического применения. В качестве крупного заполнителя использовали гранитный щебень с максимальным размером заполнителя 40 мм. Максимальный размер зерен песка составлял 4 мм. Удельный вес мелкого и крупного заполнителей составил 2,40 и 2,58 соответственно. Крупный заполнитель и песок перед смешиванием высушивают на воздухе.


Цемент Летучая зола Вода Крупный заполнитель мелкозернистого Суперпластификатор Воздухововлекатели Добавка
5 ~ 20 мм 20 ~ 40 ММ

90

134 57 57 86 548 548 390 534 143 0,01

После литья образцы были покрыты пластиковой мембраной для предотвращения испарения влаги. Образцы извлекали из формы через 24 часа и сушили во влажном состоянии в течение 6 месяцев. В данном исследовании использовались образцы кубической формы (150 × 150 × 150 мм). Также было отлито несколько сопутствующих 150 мм кубов для получения статического модуля сжатия и упругости бетона. Для бетона в возрасте 180 дней получено следующее значение: прочность на сжатие = 51.8 МПа и модуль упругости = 30,3 ГПа.

2.2. Испытания на растяжение при раскалывании

Прочность бетона на растяжение можно определить с помощью трех типов испытаний: испытаний на прямое растяжение брикетов и катушек, испытаний на модуль разрыва балок и испытаний на растяжение при раскалывании. Существует много технических трудностей при проведении истинного испытания прочности на растяжение. Равномерное распределение напряжения, позволяющее рассчитать истинную прочность на растяжение, получить сложно. Метод, обычно используемый для определения свойств бетона при растяжении, представляет собой испытание балки на изгиб путем нагрузки на балку в третьей точке по пролету. Прочность на изгиб рассчитывается по изгибающему моменту при разрушении в предположении прямолинейного распределения напряжений в соответствии с законом Гука. Это не совсем правда; однако расчетная прочность на изгиб может быть примерно в два раза выше истинной прочности на растяжение. Преимущество испытания балки состоит в том, что концевые части сломанной балки можно использовать для определения прочности бетона на сжатие. Эти результаты прочности на сжатие, однако, вероятно, больше отличаются от фактической прочности полевого бетона, чем от прочности на сжатие, основанной на стандартных цилиндрических образцах.

Было предпринято много попыток найти замену испытанию на балку, и возможно, что испытание на раскалывание цилиндрического образца может быть решением проблемы [16]. Метод испытания на разрыв при раскалывании имеет много преимуществ по сравнению с прямым методом испытания на растяжение; например, его можно проводить гораздо проще, разброс результатов теста очень узкий и т. д. Поэтому этот метод предписан во многих стандартах в качестве стандартного метода испытаний бетона на растяжение.

Исследователи указали, что среди трех методов испытаний (прямое растяжение, испытание на растяжение при раскалывании и изгиб) испытание на растяжение при раскалывании дает наиболее точное измерение истинной прочности на растяжение бетоноподобных материалов в широком диапазоне скоростей деформации [17]. ]. Трудности возникают при испытаниях на прямое растяжение, когда требуется чистое растяжение без эксцентриситета. Часто, когда для закрепления образца используются захваты, сжатие от захватов сочетается с растяжением от испытательной машины.Было показано, что конкретное сочетание сил приводит к разрушению при уровнях напряжения ниже максимальной прочности на растяжение [18].

В испытании на расщепление бетонный цилиндрический или призматический образец сжимается вдоль двух диаметрально противоположных образующих, как схематично показано на рис. 1. Теоретическая основа для испытания была постулирована Дэвисом и Боузом [19]. Предел прочности при раскалывании рассчитывается исходя из гипотетической несущей полосы нулевой ширины (сосредоточенная нагрузка).


Напряжения, связанные с этой конфигурацией нагружения, показаны на рис. 2. Когда к образцу прилагается сжимающая нагрузка, элементы, расположенные вблизи центра кубического образца по его вертикальному диаметру, подвергаются вертикальному сжимающему напряжению, равному где – максимальное растягивающее напряжение в образце при приложенной нагрузке , – глубина и толщина образца соответственно (рис. 2), – расстояние от элемента до вершины образца.Элемент также испытывает горизонтальное растягивающее напряжение, величина которого равна


Узкие несущие полосы, расположенные между образцом и нагружающими плитами, используются для восприятия части высокого сжимающего напряжения, возникающего непосредственно под нагрузкой. Прочность на растяжение, определенная в результате испытаний, проведенных без несущих полос, обычно примерно на 8% ниже, чем при испытаниях, проведенных с несущими полосами. Хотя непосредственно под нагрузкой существует довольно высокое горизонтальное напряжение сжатия, оно сопровождается сравнимым по величине вертикальным напряжением сжатия.Поэтому создается состояние двухосного напряжения, предотвращающее разрушение при сжатии [20]. Хрупкие материалы с относительно низкой прочностью на растяжение по сравнению с их прочностью на сжатие будут иметь тенденцию разрушаться при растяжении вдоль линии нагружения. Для каждого из экспериментов на растяжение при раскалывании максимальная нагрузка использовалась для расчета напряжения при раскалывании при разрушении (прочность на растяжение при раскалывании) с использованием (2).

В соответствии со стандартами (Таблица 2) максимальное растягивающее напряжение при разрушении, рассчитанное на основе теории упругости, представляет собой свойство материала, называемое прочностью на разрыв при расщеплении, .Испытание, проведенное Таулоу, показало, что прочность на раскалывание в значительной степени не зависит от длины и диаметра образца. Если несущие полосы достаточно узкие, а поведение материала линейно-упруго-хрупкое, полученное значение близко к пределу прочности, определяемому идеальным испытанием на одноосное растяжение [21, 22]. Анализ методом конечных элементов был использован для проверки того, что распределение напряжения в раскалывающемся образце при динамическом нагружении эквивалентно распределению в статическом случае [23].

90 898
90 993 образцов BS 1881-117 с BS 1881-117

Стандартный подшипника полосы, (мм)
нотация Тип (мм) (мм)

ASTM C496 ASTM цилиндрический 150 300 25
BS Цилиндрический 150 300
BS 1881- 117 БС д Кубические 100 100
BS кв Кубические 100 100
BS 1881- 117 BS q Кубический 150 150
B S 1881-117 BS Q CUBICAL 150 150 150

В этом исследовании все испытания на скорость деформации были выполнены с использованием стандартной тестовой машины MTS , как показано на рисунке 3. Нагрузка была приложена при 0,25 кН/с, 2,5 кН/с, 25 кН/с и 250 кН/с соответственно. Типичная история нагрузки показана на рис. 4. Измерительная система состоит из тензометрического усилителя, магнитофона и интеллектуального процессора сигналов. Может быть достигнута частота дискретизации 104 Гц.



Кроме того, скорость нагружения и скорость деформации в образце можно оценить из выражений где — временной интервал между началом нагрузки и максимальным значением нагрузки (который определяется из истории нагрузки, представленной на рисунке 4), и — модуль упругости бетона, определенный в результате статических испытаний.

3. Результаты испытаний и обсуждение
3.1. Характер трещин и режим отказа

Характер отказов должен гарантировать достоверность традиционно используемого выражения; то есть разрыв должен быть локализован в диаметре, совпадающем с приложением нагрузки [24, 25]. В проведенных тестах были обнаружены такие же случаи. Большинство тестов можно было бы классифицировать как «валидные тесты». Результаты испытаний также показывают, что испытания на расщепление могут быть альтернативным способом определения динамической прочности на растяжение.Тем не менее, некоторые аспекты следует учитывать в будущих исследованиях. Образец после разрушения показывает небольшую сломанную область вблизи точки приложения нагрузки. Если это наблюдение подтверждается для других материалов на основе цемента, следует спроектировать специальные опоры, чтобы избежать концентрации напряжений в этих зонах. В этом виде испытаний материал подвергается двухосному напряженному состоянию (растяжение и сжатие). Важно оценить влияние напряжения сжатия на значения прочности на растяжение.

На рис. 5 показаны поверхности разрушения образцов бетона при различных скоростях нагружения. Из рис. 6 видно, что с увеличением скорости деформации поверхности изломов образцов становились все более и более уплощенными; и все большее количество агрегатов было разбито по поверхности излома. Вследствие усадочных эффектов в ненагруженном бетоне появляются микротрещины в основном на границах раздела между матрицей и заполнителями [26, 27]. При нагружении в вершине этих микротрещин возникают высокие напряжения.В результате деформации растяжения или сжатия эти высокие напряжения снимаются за счет роста волосковых трещин в матрице и трещин связи на границах раздела между матрицей и агрегатами. Таким образом, материал ослабляется. При увеличении деформации растяжения образец запасает энергию на единицу полного разрушения. Взаимосвязь деформации напряжения может быть описана в двух частях. В первой части, восходящей, энергия, полученная при нагружении, при нагружении не теряется; то есть энергия обратима.Однако во второй, нисходящей части зависимости напряжения-деформации часть энергии теряется из-за образования трещин и, следовательно, необратима. И обратимая, и необратимая энергия возникают в каждой точке нисходящей части отношения. При увеличении деформации и уменьшении напряжения эти участки уменьшаются.

Как правило, при низких скоростях деформации в испытании на растяжение при раскалывании образование микротрещин наблюдается после достижения максимального напряжения. Кроме того, заполнители предотвращают дальнейший рост трещин в матрице.Поэтому они изначально стабильны; то есть для их дальнейшего распространения требуется больше энергии. Зона вокруг микротрещин остается способной нести нагрузку, но в неуклонно уменьшающейся величине. Это продолжается до тех пор, пока не будет достигнута критическая ширина трещины. После этого момента трещина становится неустойчивой. Наконец, разрушение происходит при малой обратимой энергии. Поверхность излома растет относительно медленно по пути наименьшего сопротивления через матрицу и границы раздела вокруг агрегатов; то есть происходит отказ матрицы (рис. 6(а)).В отличие от поведения при низких скоростях деформации, результирующая накопленная энергия деформации остается обратимой почти до тех пор, пока не будет достигнуто максимальное напряжение; здесь начинается энергия. При замедленном развитии трещины возникают самопроизвольно, то есть без образования значительных микротрещин. Как следствие, выделяется большое количество энергии, трещины перестают быть устойчивыми, распространяются беспрепятственно и относительно быстро. Затем отказ происходит по относительно прямому пути через матрицу и сами агрегаты (рис. 6(b)).

3.2. Прочность на растяжение при раскалывании

В таблице 3 показаны результаты для образцов бетона, включая скорость нагрузки, время до разрушения, скорость деформации, прочность на растяжение при раскалывании и коэффициент динамического увеличения (DIF).

3

Образец № Коэффициент загрузки (KN / S) Время к ошибкам (S) Максимальная нагрузка (KN) Уровень деформации (S -1 ) Прочность на разрыв (МПа) DIF

w101107 0. 25 449,68 122,70 3,47 1
w101201 535,03 124,70 3,52 1
w101304 472,37 121,00 3,42 1 1

W101407 2.5 2.5 51.03 143.00 4,04 1.16
w101103 56,66 141,50 4,00 1,15
w100812 48,96 132,20 3,74 1,07

w100807 25 25 5. 72 162.40903 162.40 4,59 1.32 1,32
W101203 6.72 167.10 4.72 1,36
w101804 6,1 157,60 4,45 1,28

w101802 250 0,42 175,70 4,97 1,43
W101206 0.64 0.64 180. 10 50 5,09 1,46
W101703 0.51 186.60 5,27 5,27 1,27 1,51



На рисунке 7 показана прочность на размытие каждого образца в зависимости от скорости деформации и представляет все образцы, обобщенные в таблице 3. Рисунок 7 указывает, что , с каждым порядком увеличения скорости деформации прочность бетона на растяжение при раскалывании увеличивается примерно на 15 процентов. Эта тенденция представляет собой почти линейное увеличение прочности с каждым порядком увеличения скорости деформации. На основании представленных здесь результатов становится ясно, что бетон является очень чувствительным к скорости деформации материалом. Бетонные балки показали высокую прочность на растяжение при высокой скорости деформации. Можно предложить несколько объяснений этих тенденций. Одно из объяснений может быть основано на концепциях механики разрушения [28, 29]. Феномен чувствительности к скорости деформации можно объяснить, объединив классическую теорию Гриффита с концепцией роста докритической трещины. Согласно теории Гриффита, разрушение хрупких материалов происходит, когда дефект превышает критический размер дефекта, после чего происходит разрушение.Если нагрузка прикладывается очень медленно, то докритические дефекты успевают нарастать и, таким образом, разрушение происходит при меньшем значении нагрузки. Однако, если нагрузка приложена с очень высокой скоростью, времени для роста докритических дефектов мало или совсем нет, и элемент конструкции может достичь более высокой нагрузки до того, как произойдет разрушение. Чжан и др. [30] сообщили, что предпиковый рост трещин снижается при высоких скоростях нагружения.


Альтернативное объяснение наблюдаемой тенденции может быть дано на основе нелинейной механики разрушения.Установлено, что непосредственно перед движущейся трещиной находится зона микротрещин, называемая зоной процесса. Виттманн и др. [31] и Reinhardt et al. [32]. предположили, что размер этой зоны микротрещин зависит от скорости трещины; более быстрая трещина имеет перед собой большую зону микротрещиноватости. При более высокой скорости напряжения трещина распространяется быстрее, и, следовательно, зона процесса будет больше. Это повышенное микротрещинование может объяснить более высокие потребности в энергии при более высоких скоростях деформации.Этот аргумент может, на первый взгляд, показаться противоречащим аргументу, представленному выше на основе докритического роста трещины, который предсказывает меньше микротрещин в ситуациях нагрузки с высокой скоростью деформации. Однако эти два явления происходят по разные стороны пиковой нагрузки. Концепция роста докритической трещины применима до пиковой нагрузки; концепция большей зоны процесса применяется в постпиковой области нагрузки, где начинается неустойчивое распространение трещины.

3.3.Коэффициент динамического увеличения (DIF)

Влияние скорости деформации на прочность на сжатие или растяжение бетоноподобных материалов обычно указывается как коэффициент динамического увеличения (DIF) (т. е. отношение динамической прочности к статической) в зависимости от скорости деформации ( или логарифм скорости деформации). Использование нормированного DIF снижает влияние прочности материала на формулы DIF [33, 34]. Сравнивая данные о прочности бетона на растяжение и сжатие из других источников [35, 36] со скоростью деформации (рис. 8), становится очевидным, что прочность на растяжение более чувствительна к влиянию скорости деформации при более низких скоростях деформации, чем прочность на сжатие. Такие же результаты наблюдали и другие.


Экспериментальные данные также показывают, что зависимость скорости бетона больше при растяжении, чем при сжатии (рис. 8). В режиме от низкого до умеренного важную роль в повышении прочности бетона играет влага. Предполагается, что свободная вода в микропорах проявляет так называемый эффект Стефана, вызывая упрочняющий эффект в бетоне с увеличением скорости нагружения. Эффект Стефана — это явление, возникающее, когда вязкая жидкость оказывается в ловушке между двумя быстро разделяющимися пластинами, вызывая реактивную силу на пластинах, пропорциональную скорости разделения (рис. 9(а)).Кандони и др. [37] утверждают, что дают другое объяснение влияния влажности на скорость бетона. Их интерпретация основана на принципе распространения волн в бетоне. Когда пора не заполнена водой, она будет локально отражать приходящую волну напряжения. Многократные отражения всех пор вместе могут вызвать значительное увеличение напряжения. Когда волна напряжения встречается с порой, заполненной жидкостью, отраженное напряжение недостаточно велико, чтобы вызвать увеличение напряжения, которое локально провоцирует повреждение материала. Однако эта интерпретация не объясняет увеличения прочности бетона между статической и динамической нагрузкой.

По мнению авторов, наличие воды в капиллярных порах оказывает «внешнее воздействие» на материал, что приводит к наблюдаемому различию свойств материала. В силу капиллярных эффектов (рис. 9(б)) при динамическом нагружении рост скорости нагружения, обусловленный эффектом Стефана, вызывает увеличение капиллярной силы, что приводит к сжатию твердого скелета, аналогичному «перенапряжению» конкретный.Внешние растягивающие нагрузки должны в первую очередь устранять это внутреннее сжимающее напряжение. Следовательно, эффект Стефана увеличит предел прочности. Однако при динамическом сжимающем нагружении увеличивающаяся скорость внешнего нагружения образца бетона в процессе испытаний создает возрастающее внутреннее давление не только на твердые компоненты бетона, но и на жидкость в порах, стремящуюся выдавить жидкость из образец. Поскольку миграция жидкости не является свободной из-за малости размеров капиллярных пор, помеха создает давление на соприкасающиеся стенки поры, возрастающее по мере увеличения внешней нагрузки на образец. Затем это поровое давление снижает величину внешней нагрузки. Таким образом, из-за влаги в бетоне коэффициент динамического увеличения (DIF) прочности на сжатие будет ниже, чем у прочности на растяжение.

Чтобы правильно проанализировать влияние скорости деформации на механические свойства бетона, результаты по показателю разрушения были обработаны для получения DIF, в результате чего были получены кривые на рисунке 10. Кроме того, чтобы убедиться, что полученные данные согласуются с результаты, описанные в литературе, было проведено сравнение с существующими эмпирическими моделями.


Модель CEB соответствует имеющимся данным. DIF для прочности на растяжение определяется выражением где и – предел прочности при неограниченном одноосном растяжении в условиях квазистатического и динамического нагружения соответственно; ; ; ; ; — безусловная квазистатическая прочность на одноосное сжатие (в МПа).

Серия тестов на динамическое расщепление была проведена Tedesco et al. [40]. для образцов бетона с различной прочностью на сжатие. На основании результатов этих испытаний была предложена билинейная формула регрессии DIF на растяжение:

Малвар и Росс [41].предложил другую формулу, аналогичную формуле CEB, которая была адаптирована к имеющимся данным для скоростей деформации ниже 1 с −1 , а для высоких скоростей деформации наклон 1/3 на логарифме (скорость деформации) по сравнению с логарифмом (DIF ) также использовали в соответствии с рецептурой CEB. Тогда предлагаемая формулировка становится в котором , , и .

Катаяма и др. [42] изучали влияние скорости деформации на поведение при растяжении различных видов бетона. Испытания проводились при степени стресса 2.5 × 10 −5 и 8,3 × 10 −5  Н/мм 2 мм 2 в миллисекунду на образцах с различным соотношением заполнителя и цемента. Они ввели скорость деформации в уравнение Друкера-Прагера для выражения DIF при растяжении для бетона следующим образом:

Чжоу и Хао [43] рекомендовали кривую DIF на растяжение для бетоноподобных материалов, которая подобрана на основе экспериментальных результатов; то есть,

Основываясь на результатах испытаний горных пород, Кадони [44] предложил формулу DIF на растяжение для заполнителей бетона; то есть,

Построив график этих взаимосвязей с экспериментальными результатами (рис. 10), можно оценить соответствие полученным данным.Кроме того, на фиг. 10 показаны DIF прочности на растяжение, оцененные численно с помощью приведенных выше выражений (5)-(10). Кроме того, представлены различия между числовыми и экспериментальными значениями. Это показывает, что в квазистатическом режиме и режиме умеренной скорости деформации существующие модели часто занижают экспериментальные результаты. Следовательно, следует рассмотреть более подходящее выражение для проектирования расчетов.

4. Интерпретация результатов испытаний с термодинамической моделью

Обработка бетона с помощью термодинамики означает рассмотрение его на атомарном уровне.Атомы находятся в состоянии непрерывного движения; на них действуют силы притяжения и отталкивания. Каждый атом находится на определенном энергетическом уровне. Благодаря непрерывному движению всегда есть шанс, что атом преодолеет присущий ему энергетический барьер и переместится в другое место в системе. Если к системе атомов добавить внешнюю энергию, энергетический барьер (энергия активации) может быть преодолен легче. Энергия может поставляться за счет механической нагрузки, нагревания или градиентов концентрации. Чем сильнее эти внешние воздействия, тем больше вероятность того, что произойдут изменения места.Местные изменения атомов можно обнаружить в среднем по деформациям, трещинам или химическим реакциям.

После представления экспериментальных результатов формулируется критерий разрушения, с которым затем сравниваются данные. Это было сделано в основном эмпирическим путем путем объединения членов, полученных из уравнения скорости Аррениуса, для учета влияния температуры и скорости деформации, которое, как было показано, удивительно хорошо согласуется с экспериментальными данными во всем диапазоне параметров.

В простейшей форме уравнение скорости может быть записано как где предполагается, что энергия активации является функцией только эффективного напряжения.Для хрупкого бетона, рассматриваемого здесь, разрушению предшествует очень небольшая неупругая деформация, так что оправдано пренебрежение неупругой деформацией в формулировке. Другими членами в (11) являются абсолютная температура, газовая постоянная и произвольная постоянная. Применяя (11) к пределу прочности, мы можем рассматривать его в том смысле, что где и – напряжение и деформация при разрушении. Эта форма идентична той, которую использовал Журков [46] для корреляции данных о прочности на разрыв для широкого круга материалов, включая металлы, полимеры и стекла.Однако в эксперименте на разрыв под напряжением прикладывается постоянное напряжение и измеряется время до разрушения (или скорость ползучести). В настоящих испытаниях применяется постоянная скорость напряжения и измеряется результирующее напряжение при разрушении. Из-за разницы в истории напряжений, приводящих к отказу, может не быть эквивалентности констант в используемом корреляционном уравнении. Журков [46] обнаружил, что энергия активации, полученная в результате экспериментов по разрыву под напряжением, почти равна теплоте сублимации для многих испытанных материалов.Основываясь на этом наблюдении, он предположил, что фактический разрыв межатомных связей является управляющим механизмом кинетического разрушения твердых тел.

Экспериментальные данные свидетельствуют о том, что зависимость энергии активации от напряжения носит линейный характер и имеет вид где – полная энергия активации процесса, – коэффициент с размерностью объема (часто называемый «объемом активации»), – приложенное напряжение, – константа. — эффективное напряжение относительно барьера термоактивации.Необходимость включения станет очевидной при изучении данных. Линейная форма (13) не существенна, а определяется из самих экспериментальных данных. Уравнение (13) можно рассматривать как двучленное усечение общего разложения в ряд Тейлора .

Подстановка (13) в (12) и решение для текучести приложенного напряжения

Следует отметить, что предельное напряжение, когда или когда . Согласно (14), приложенное напряжение при разрушении будет уменьшаться линейно с температурой и линейно возрастать с логарифмом скорости приложенной деформации.Таким образом, мы имеем связь между температурой, скоростью деформации и напряжением.

Константы в этом уравнении равны , , , и . На рис. 11 показаны результаты сравнения тестов и теоретической модели в этом исследовании; можно обнаружить, что экспериментальные результаты, представленные выше, демонстрируют удивительно хорошее совпадение для всего диапазона скоростей деформации. Таким образом, термодинамическая теория прочности бетона на растяжение при расщеплении удовлетворительно описывает экспериментальные данные о зависимости прочности от скорости деформации.Коэффициент не зависит от скорости деформации. В настоящее время проводятся дополнительные эксперименты для проверки термодинамической модели поведения бетона на сжатие и изгиб, о которых будет сообщено в последующих статьях.


5. Выводы

На основании результатов испытаний на растяжение при раскалывании и обсуждений, представленных в данной статье, сделаны следующие выводы. Бетонные образцы нагружались при скоростях деформации от 10 -7 до 10 -4 с -1 . агрегатов были разрушены по поверхности излома. (2) С каждым порядком увеличения скорости деформации прочность бетона на растяжение при раскалывании увеличивается примерно на 15 процентов. Эта тенденция представляет собой почти линейное увеличение прочности с каждым порядком увеличения скорости деформации. Эту тенденцию можно интерпретировать путем объединения зоны роста докритической трещины и зоны процесса разрушения: концепция роста докритической трещины применима до пиковой нагрузки; концепция большей зоны процесса применяется в постпиковой области нагрузки, где начинается неустойчивое распространение трещины.(3) Экспериментальные данные показывают также, что зависимость скорости бетона выше при растяжении, чем при сжатии; это явление можно объяснить «эффектом Стефана». Проведено сравнение с существующими эмпирическими моделями; результаты показывают, что в квазистатическом режиме и режиме умеренной скорости деформации существующие модели часто занижают экспериментальные результаты. Следовательно, следует рассмотреть более подходящее выражение для проектирования расчетов. (4) Термодинамическая теория прочности бетона на растяжение при расщеплении удовлетворительно описывает экспериментальные данные о прочности как эффекте скорости деформации.Коэффициент не зависит от скорости деформации. В настоящее время проводятся дополнительные эксперименты для проверки термодинамической модели поведения бетона на сжатие и изгиб, о которых будет сообщено в последующих статьях.

Конфликт интересов

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов в отношении публикации данной статьи.

Благодарности

Авторы выражают благодарность за финансовую поддержку проекта SKLGDUEK1306, поддержанного Государственной ключевой лабораторией геомеханики и глубокой подземной инженерии, Китайского университета горного дела и технологии, и Jiangsu Planned Projects for Postdoctoral Research Funds (1301031B).

Быстрый ответ: почему бетон слаб на растяжение и прочен на сжатие?

Ответь на вопрос

Похожие вопросы

  1. Почему бетон прочен при сжатии, но в 10 раз слабее при растяжении
  2. Бетон слаб при растяжении
  3. Почему сталь слаба при сжатии
  4. Являются ли материалы более прочными при сжатии или растяжении
  5. Прочнее ли дерево растяжение или сжатие
  6. Прочно ли стекло при сжатии
  7. Прочно ли стекло при сжатии
  8. В чем слабость бетона
  9. Почему кирпич прочнее при сжатии
  10. Прочнее ли алюминий при растяжении или сжатии
  11. Какие материалы прочны при растяжении
  12. Почему прочность бетона на растяжение равна
  13. Что такое единица прочности
  14. Какова единица длины
  15. Керамика прочнее при растяжении или сжатии

Автор вопроса: Александр Нельсон Дата создания: 10 ноября 2021 г.

Почему бетон прочен при сжатии, но в 10 раз слабее при растяжении

Ответил Джейден Паттерсон Дэт e: создано: 11 ноября 2021 г.

Причина в его структуре.Бетон состоит из набора материалов (несколько видов заполнителей, цемент, пуццолан, вода, воздух), которые склеиваются цементным тестом. На самом деле бетон крепок на растяжение — он намного прочнее на сжатие (в десять раз). Причина в его строении.

Автор вопроса: Ноа Гонсалес Дата: создано: 05 декабря 2021 г.

Бетон слаб на растяжение

Ответил: Альберт Льюис Дата: создано: 06 декабря 2021 г.

Бетон представляет собой нелинейный, неэластичный и хрупкий материал.Он силен на сжатие и очень слаб на растяжение. Поскольку у него практически нулевая прочность на растяжение, он почти всегда используется в качестве железобетона, композитного материала. Это смесь песка, заполнителя, цемента и воды.

Автор вопроса: Калеб Росс Дата: создано: 24 января 2022 г.

Почему сталь слаба при сжатии

Ответил: Рональд Перес Дата: создано: 25 января 2022 г.

Сталь

имеет высокую стоимость, плотность, низкую коррозионную и огнестойкость по сравнению с бетоном.Стальной стержень или пластина слабы при сжатии из-за коробления и имеют ограниченное количество доступных сечений и геометрий.

Автор вопроса: Стивен Холл Дата: создано: 29 сентября 2020 г.

Являются ли материалы более прочными при сжатии или растяжении

Ответил: Джеймс Купер Дата: создано: 30 сентября 2020 г.

Прочность на растяжение

. Хорошо известно, что хрупкие материалы намного прочнее при сжатии, чем при растяжении. Это связано с тем, что под сжимающей нагрузкой поперечная трещина имеет тенденцию к закрытию и поэтому не может распространяться.

Автор вопроса: Коди Келли Дата: создано: 29 ноября 2021 г.

Прочнее ли дерево при растяжении или сжатии

Ответил: Лукас Батлер Дата: создано: 01 декабря 2021 г.

Древесина на сжатие на 30% прочнее, чем на растяжение. Древесина сильнее сопротивляется сдвигу поперек волокон, чем параллельно волокнам. Влажность и приправа: новая древесина, то есть недавно срубленная древесина, содержит большое количество влаги (это известно как сырые пиломатериалы).

Автор вопроса: Джошуа Холл Дата: создано: 20 декабря 2020 г.

Прочно ли стекло при сжатии

Ответил: Хосе Филлипс Дата: создано: 20 декабря 2020 г.

Прочность стекла.Стекло обычно имеет предел прочности при растяжении 7 мегапаскалей (1000 фунтов на квадратный дюйм), однако теоретически оно может иметь прочность 17 гигапаскалей (2 500 000 фунтов на квадратный дюйм), что связано с сильными химическими связями стекла. Стекло имеет прочность на сжатие 1000 мегапаскалей (150 000 фунтов на квадратный дюйм).

Автор вопроса: Чейз Белл Дата: создано: 13 ноября 2020 г.

Является ли Glass сильным или слабым

Ответил: Грегори Митчелл Дата: создано: 16 ноября 2020 г.

Шерсть мягкая, но если потянуть, то достаточно прочная.Стеклянная ваза прочная. Это трудно на ощупь. Но он может легко сломаться — он слаб, если его уронить.

Автор вопроса: Леонарс Харрис Дата: создано: 23 декабря 2020 г.

В чем слабость бетона

Ответил: Кайл Симмонс Дата: создано: 23 декабря 2020 г.

Бетон

при правильном смешивании и укладке является одним из самых прочных и надежных композитных материалов в мире. Конечно, одним из «слабых мест» бетона является перегрузка, но это происходит не из-за того, что бетон не выполняет свою «работу», а из-за неправильного проектирования или монтажа.

Автор вопроса: Дэниел Вуд Дата: создано: 19 апреля 2021 г.

Почему кирпичи прочны при сжатии

Ответил: Шон Стюарт Дата: создано: 21 апреля 2021 г.

Кирпичи очень прочны на сжатие. Это потому, что бетон и сталь очень сильны при сжатии. Сообщение о растяжении железобетона. Было трудно разобрать этот бетонный блок, потому что стальные стержни внутри делают его очень прочным на растяжение.

Автор вопроса: Лоуренс Уотсон Дата: создано: 01 ноября 2020 г.

Алюминий прочнее при растяжении или сжатии

Ответил: Джейкоб Ричардсон Дата: создано: 03 ноября 2020 г.

Алюминий

и его сплавы, а также легированные стали прочны как на растяжение, так и на сжатие.Конструкция элементов конструкции – это то, что способствует сопротивлению любого металла этим силам.

Автор вопроса: Сайрус Бейкер Дата: создано: 27 апреля 2021 г.

Какие материалы прочны на растяжение

Ответил: Джеффри Мур Дата: создано: 29 апреля 2021 г.

Обычно пластичные материалы, такие как сталь, алюминий и другие металлы, используются для компонентов, испытывающих растягивающие нагрузки. Хрупкие материалы, такие как бетон, керамика и стекло, используются для компонентов, испытывающих сжимающие нагрузки.

Автор вопроса: Джон Брайант Дата: создано: 08 июня 2021 г.

Почему прочность бетона на растяжение низкая

Ответил: Дэвид Холл Дата: создано: 10 июня 2021 г.

Оригинальный ответ: Почему бетон имеет низкую прочность на растяжение? В бетоне имеются мелкие трещины, которые при воздействии растягивающих усилий расширяются. Растягивающее усилие может передаваться только через бетон без трещин. Вот почему бетон слаб на растяжение.

Автор вопроса: Хайден Хейс Дата: создано: 30 сентября 2021 г.

Что такое единица силы

Ответил: Сайрус Грин Дата: создано: 30 сентября 2021 г.

Единица сопротивления материалов.2) или паскаль. Наиболее часто используемой единицей силы является паскаль, который определяется как сила в 1 Н, действующая на единицу площади.

Автор вопроса: Фрэнсис Эрнандес Дата: создано: 14 июня 2021 г.

Какова единица деформации

Ответил: Дэвид Джонсон Дата: создано: 14 июня 2021 г.

Напряжение (деформация)

Обратите внимание, что деформация является безразмерной единицей, поскольку представляет собой отношение двух длин. Но также общепринято указывать это как отношение двух единиц длины – например, м/м или дюйм/дюйм.

Автор вопроса: Мигель Грин Дата: создано: 21 октября 2021 г.

Керамика прочнее при растяжении или сжатии

Ответил: Девин Янг Дата: создано: 21 октября 2021 г.

Керамика имеет тенденцию быть слабой при растяжении, но прочной при сжатии. Для металла прочность на сжатие близка к прочности на растяжение, в то время как для керамики прочность на сжатие может быть в 10 раз больше прочности на растяжение.

что прочнее «фунт на фунт» при сжатии?

Стенограмма видео

давайте решим первую часть этой задачи. Таким образом, соотношение прочности на растяжение к плотности сухожилия равно двум. Вы помните, что это предел прочности на разрыв, деленный на плотность. Таким образом, прочность на растяжение здесь дается как 18, умноженное на 10 в степени шести статей. И плотность 1100 кг разрешает. Э тоже. Таким образом, отсюда прикинули нам 7,3, умноженное на. И к фараону или пасхальному позже кубу для Кати. Так соотношение предела прочности и плотности стали. Это для обслуживающего персонала для посещаемости. Теперь по-прежнему будет отношение физических свойств к прочности на растяжение.Это предел прочности, деленный на плотность стали. Плотность можно записать как комнату. Так что положим. Плотность прочности на растяжение стали кратна нулю. Были склонны к бедным девяти пасхальным Делить на плотность глупых 7700. Легко позволено тебе. Так что в этой гонке ты выйдешь за меня шестью точками, умноженными на тебя, где и на часть еды пасхального металлического куба, Кэти. Нет. Итак, из Итак, что мы получили из этого. Мы можем легко видеть, что расчетное сухожилие и тогда сильнее, чем они чувствуют, поэтому и сильнее.Были тогда еще тогда мм. Потому что проблема сохранения прочности на растяжение в плотности для сухожилия больше, чем плотность прочности на растяжение стали. Нет, давайте решим часть здесь или сухожилие для поправки. Вопрос прочности при сжатии к плотности. Итак, прочность на сжатие, прочность на сжатие. Там, где плотность плотности есть место для сухожилия. Для коэффициента посещаемости будет равна прочности на сжатие для тенденции. 160 умножить на 10 в степени Это шесть возможных и плотности 1600 Параметр Кейси куба.Это не для нежности, а это для костей. Вот что такое Бун. Таким образом, получится одно умноженное. Где? Потом на часть. Почему ты пасхальный? Не Турция, а Кэти. Точно так же мы можем найти или соотношение для бетона. Будет вам гонка. Вы будете равны прочности бетона на сжатие. Это дает 0,4. умножить на 10 в степени девятой пасхальной, Делить на плотность бетона 2700. Мне легко. Спасибо. Так что выйдет у меня. 1.5 Умноженные были 10 в степени. Множитель будет стремиться к четырем из 5 негодяев.Мы принимаем вас ураган. Таким образом, мы можем легко сказать, что мы можем явно. Это вас интересует. Соотношение для блага меньше, чем поднять вас для бетона. Так бетона больше. Еще бетон крепче рожденных рук вдоль. Ммм. Дальше я в порядке. Одна надежда, что вам нравится твердый

5 наиболее частых проблем при испытаниях на растяжение и способы их решения

Испытание на растяжение можно проводить на большом количестве материалов, включая металлы, пластмассы, резину и т. д.Это считается одним из элементарных тестов, который поможет вам получить знания о прочности материалов на растяжение. Таким образом, чтобы убедиться, что вы без проблем определите прочность машины на растяжение, мы придумали один из самых удивительных инструментов для испытаний под названием — тестер прочности на растяжение . Среди различных моделей этого самого продаваемого испытательного прибора вы можете выбрать цифровую компьютеризированную модель. Эта согласованная модель испытаний поможет производителям без проблем проверить прочность материалов на растяжение.Кроме того, его высокотехнологичные функции облегчат вам проведение испытания на растяжение. Давайте перейдем к информации об этом аутентичном испытательном инструменте.

Испытание на растяжение: эффективный способ проверки прочности материалов на сжатие и растяжение

Испытание на растяжение — один из наиболее распространенных методов, используемых производителями во многих отраслях промышленности для проверки свойств материалов на растяжение. Таким образом, с помощью разрывной машины Presto вы сможете определить прочность на разрыв, прочность на сжатие, а также прочность на растяжение различных материалов.Цифровая компьютеризированная модель этого лабораторного испытательного прибора основана на принципе постоянной скорости перемещения (CRT). Мы встраиваем расширенный набор функций в наши инструменты для лабораторных испытаний, чтобы упростить вам сдачу теста. Это может быть одной из причин того, что мы считаемся лучшими производителями машин для испытаний на растяжение в Азии. Наш испытательный прибор изготовлен в соответствии с различными стандартами испытаний, такими как ASTM D412, ASTM D429-73, ASTM D624, ATM D638-01, ASTM D76, IS 13360-5-7, IS 3400 (Часть 1-1987).Он имеет улучшенные функции, благодаря которым вы получите гарантированно точные результаты. Здесь мы перечислили функции и технические характеристики этого профессионального измерительного прибора.

Особенности прибора для испытаний на растяжение Presto

Прочность материалов зависит от различных факторов, влияющих на их качество. С помощью тестера прочности на растяжение от Presto испытание на растяжение можно проводить на пластмассах , резине, клеях и т. д. Это испытание предоставит вам точный анализ максимальной растягивающей нагрузки, которую может выдержать материал.Чтобы познакомить вас с различными функциями этой машины для испытаний на растяжение, мы создали список расширенных функций измерителя прочности на растяжение.

  • Усовершенствованный датчик нагрузки с помощью современной электроники.

• Высокочувствительный датчик нагрузки с характеристикой линейности и воспроизводимостью

• Длина перемещения траверсы: 700 мм от захвата до захвата (со стандартными тисками)

• Прочная конструкция с одной стойкой

• Предохранительные концевые выключатели для защиты от перегрузок

• Закаленные ходовые винты для движения без трения

• Тензодатчик откалиброван испытательным кольцом/динамометром, одобренным NABL

• Высокоточное системное управление на базе микроконтроллера

• Доступна функция фиксации пиковых значений (макс.значение сохраняется в памяти)

• Яркий светодиодный дисплей

• Немедленный анализ результатов после испытания с полной точностью

• Сенсорное управление

Вот некоторые превосходные функции, которые вы получите с этим прибором для тестирования. Вы также можете прочитать об основных технических характеристиках этой машины для лабораторных испытаний.

Основные характеристики машины для испытаний на растяжение Presto
  • Дисплей: цифровой (светодиодный)
  • Питание: 220 В, однофазное/трехфазное, 50 Гц
  • Точность: ± 2 % в полном диапазоне (с основной нагрузкой)
  • Скорость: 100 мм/мин и 200 мм/мин (изменяется с помощью механизма ремня и шкива)
  • Расстояние между рукоятками: мин. 25 мм и макс.700 мм (применимо только со стандартной рукояткой типа тисков)
  • Безопасность: да (концевые выключатели)
  • Захваты: (дополнительно добавляется в зависимости от требований)
  • Материал: мягкая сталь яркое хромовое/цинковое покрытие для защиты от коррозии

Теперь вы получите краткую информацию о цифровой компьютеризированной модели машины для испытаний на растяжение. Вы также можете просмотреть цифровую машину для испытаний на растяжение и компьютеризированную модель тестера прочности на растяжение . Теперь давайте обсудим распространенные ошибки, чтобы избежать использования тестера прочности на растяжение.

5 основных ошибок, которые люди совершают при использовании тестера прочности на растяжение, и как их избежать?

Все мы знаем, что плохо проведенные проверки качества наносят ущерб тестированию продукции. Таким образом, вы должны быть осторожны при проведении любого теста качества продукта. Здесь мы перечислили 5 распространенных ошибок или ошибок, которые люди будут делать при использовании тестера прочности на растяжение. Мы также перечислили способы, с помощью которых вы можете избежать этой ошибки.

  • Большинство людей сталкиваются с проблемой неточных результатов анализов. Это может произойти из-за неправильного размещения тестируемого образца. Таким образом, вы должны аккуратно поместить образец для тестирования на инструмент для тестирования, чтобы убедиться, что вы получите очень точные результаты тестирования.
  • При испытании образца на растяжение может случиться так, что вы получите неожиданные результаты испытаний. Это может произойти из-за проблемы с калибровкой в ​​машине. Таким образом, вам следует проконсультироваться с нами, когда ваш тестер прочности на растяжение нуждается в калибровке.
  • Незнание грузоподъемности тензодатчика машины приведет к ошибкам в тестах качества. Таким образом, вы можете легко исправить эти ошибки, зная технические характеристики испытательной машины.
  • Неправильный размер захвата в машине также может привести к ошибкам при тестировании. Таким образом, вы должны использовать многочисленные стандартные захваты с помощью специалиста по испытаниям на растяжение, чтобы получить гарантированно точные результаты испытаний.
  • При размещении образцов большинство из нас неправильно затягивают зажимы.Таким образом, вы должны точно затянуть зажимы, чтобы не столкнуться с какими-либо проблемами, связанными с проскальзыванием образца.

Это 5 распространенных ошибок, которых следует избегать при проведении испытания на растяжение на разрывной машине.