פֿאַרשטיין בראָך שטאַרקייט: שליסל קאָנצעפּטן, טעסץ און אַפּלאַקיישאַנז

בראָך שטאַרקייט איז אַ פונדאַמענטאַלע אייגנשאַפט וואָס שפּילט אַ וויכטיקע ראָלע אין מאַטעריאַל וויסנשאַפֿט און אינזשעניריע, העלפּינג צו באַשטימען ווי אַ מאַטעריאַל וועט זיך אויפפירן אונטער דרוק, ספּעציעל ווען עס גייט דורך אַ דורכפאַל. עס גיט אַן איבערבליק איבער די מאַקסימום דרוק וואָס אַ מאַטעריאַל קען וויטשטיין איידער עס ברעכט, און אָפפערס אינזשענירן און מאַטעריאַל וויסנשאַפֿטלער די דאַטן וואָס זענען דארף צו סעלעקטירן פּאַסיק מאַטעריאַלן פֿאַר פאַרשידענע אַפּלאַקיישאַנז. אין דעם פולשטענדיק אַרטיקל וועלן מיר ויספאָרשן וואָס בראָך שטאַרקייט איז, איר באַדייַט, פאַרשידענע מאָדעס פון בראָך, און ווי עס קען זיין טעסטעד אין אַ מאַנופאַקטורינג סביבה. דערצו וועלן מיר זיך אַריינטאָן אין די טשאַלאַנדזשיז פֿאַרבונדן מיט בראָך שטאַרקייט טעסטינג און די וויכטיקייט פון פֿאַרשטיין די דרוק-שפּאַנונג קורווע.

וואָס איז בראָך שטאַרקייט?

בראָך שטאַרקייט באַציט זיך צו דער מאַקסימום סומע פון ​​דרוק אָדער קראַפט וואָס אַ מאַטעריאַל קען אויסהאַלטן איידער עס דערפאַרט אַ קאַטאַסטראָפֿישן דורכפאַל, כאַראַקטעריזירט דורך בראָך. דער דורכפאַל פּאַסירט ווען די מאַטעריאַל'ס אינערלעכע סטרוקטור איז מער נישט ביכולת צו שעפּן די אַפּליצירטע לאַסט, וואָס רעזולטירט אין ריס פאַרשפּרייטונג וואָס לעסאָף פירט צו אַ גאַנץ בראָך. טיפּיש אויסגעדריקט אין איינסן פון דרוק, אַזאַ וויפּאַסקאַלס (Pa) or פונט פּער קוואַדראַט אינטש (psi), בראָך שטאַרקייט איז אַ וויכטיקע אייגנשאַפט וואָס העלפֿט אינזשענירן פאָרויסזאָגן ווי מאַטעריאַלן וועלן זיך אויפֿפֿירן אונטער פאַקטישע באַדינגונגען, ספּעציעל אין סטרוקטורעלע אַפּליקאַציעס וווּ דורכפֿאַל קען זיין קאַטאַסטראָפֿיש.

די בראָך שטאַרקייט פון אַ מאַטעריאַל דעפּענדס אויף עטלעכע סיבות, אַרייַנגערעכנט זייןקריסטאַל גיטער קאָמפּאָזיציע, צומיש אָדער קאָמפּאָזיט סטרוקטור, און דיפּראָדוקציע פּראָצעסןמאַטעריאַלן ווײַזן אויף פֿאַרשידענע לעוועלס פֿון בראָך־שטאַרקייט, מערסטנס צוליב זייער אַטאָמישער אָרדענונג און דעם טיפּ פֿאַרבינדונג צווישן אַטאָמען.

טיפן פון מאַטעריאַלן באַזירט אויף בראָך שטאַרקייט:

• שוואַכע מאַטעריאַלןבעטאָן, קעראַמיק, און גרוי גוס אייזן זענען אָפט שטאַרק אונטער קאַמפּרעשאַן אָבער ווייַזן נידעריק בראָך שטאַרקייט. די מאַטעריאַלס קענען שעפּן קאַמפּרעשאַן כוחות גוט אָבער פאַרלאָזן לייכט אונטער טענסאַל אָדער בייגן דרוק.
• דאַקטיל מאַטעריאַלןווייכער שטאָל, אַלומינום, און פילע פּאָלימערן האָבן בכלל אַ נידעריקערע קאָמפּרעסיווע שטאַרקייט אָבער אַ העכערע בראָך שטאַרקייט. די מאַטעריאַלן קענען זיך פּלאַסטיש דעפאָרמירן איידער זיי ברעכן, וואָס ערלויבט זיי צו אַבזאָרבירן ענערגיע און וויטשטיין גרעסערע דרוק אָן צו ריסן.

בראָך שטאַרקייט קען זיין באַטייטיק געביטן דורךעקסטערנע פאַקטאָרןאַזאַ ווי טעמפּעראַטור, די גיכקייט מיט וואָס לאָודינג פּאַסירט, די בייַזייַן פון חסרונות אָדער פלאָז אין דעם מאַטעריאַל, און די נאַטור פון די אַפּליצירט דרוק (צי טענסיאַל, קאַמפּרעסיוו, שעאַר, אאז"ו ו).

מאָדעס פון בראָך אין מאַטעריאַלן

פֿאַרשטיין די פֿאַרשידענע מאָדעס פֿון בראָך העלפֿט באַשטימען ווי אַ מאַטעריאַל וועט רעאַגירן אונטער פֿאַרשידענע דרוק סצענאַרן. די מערסט פֿאַרשפּרייטע מאָדעס פֿון בראָך אַרייַננעמען טענסאַל, קאַמפּרעסיוו און בייגן בראָכן. יעדער מאָדע ינוואַלווז פֿאַרשידענע דרוק פֿאַרשפּרייטונגען און דורכפֿאַל מעקאַניזמען.

1. ציענדיקע בראָך:

ציענדיקע בראָך פּאַסירט ווען אַ מאַטעריאַל ווערט אונטערגעוואָרפן צו אַן עקסטערנער קראַפט וואָס ציט עס באַזונדער אויף אַן איינציקער אַקס. די סאָרט בראָך פּאַסירט טיפּיש אין מאַטעריאַלן אונטער ריין שפּאַנונג, און עס ווערט כאַראַקטעריזירט דורך דער צעשיידונג אָדער ריס פון דעם מאַטעריאַל אויף אַ פלאַך פּערפּענדיקולאַר צו דער אַפּליצירטער ציענדיקער לאָוד.

• ערשטע דעפאָרמאַציע: דער מאַטעריאַל גייט אַרײַן אין אָנהייבעלאַסטישע דעפאָרמאַציע, וואו דער מאַטעריאַל פֿאַרלענגערט זיך אין דער ריכטונג פֿון דער אָנגעווענדטער לאַסט. די דעפֿאָרמאַציע איז צוריקצונעמען, דאָס הייסט אַז דער מאַטעריאַל קערט זיך צוריק צו זײַן אָריגינעלער פֿאָרעם אַמאָל די קראַפֿט ווערט אַוועקגענומען.
• האַלדזןווי די לאַסט וואַקסט, הייבט אַ לאָקאַליזירטע געגנט אָן צו דעפאָרמירן מער באַדייטנד. די פאַזע, באַקאַנט וויהאַלדזן, פאַראורזאַכט אַ רעדוקציע אין דער קראָס-סעקשאַנאַל שטח ביים פונקט פון מאַקסימום דרוק. דער מאַטעריאַל ציט זיך, און זייַנע קריסטאַל גרענעצן גליטשן זיך.
• לעצטיקע צוג-שטאַרקייט (UTS)די לעצטע צוג-שטארקייט באציט זיך צו דער מאקסימום מאס דרוק וואס דער מאטעריאל קען אויסהאלטן איידער די האַלז-געגנט ווערט קריטיש, וואס פירט צו דעם אז דער בראך זאל זיך שנעל פארשפרייטן איבערן גאנצן קוועז-סעקציע.

2. קאָמפּרעסיווע בראָך:

א קאמפרעסיווע בראך פאסירט ווען א מאטעריאל ווערט אונטערגעווארפן צו כוחות וואס שטופן עס צוזאמען צוזאמען די לאסט אקס. די סארט בראך רעזולטירט איןאויסגעבלאָזן, צעקוועטשונג, אוןצעטיילונגפונעם מאַטעריאַל. קאָמפּרעסיווע בראָכן רעזולטירן טיפּיש אין קייפל בראָכן ווייל דער מאַטעריאַל האט שוועריקייטן צו אַנטקעגנשטעלן זיך דעם אָנגעווענדעטן קאָמפּרעסיוו דרוק.

• עלאַסטישע דעפאָרמאַציעאין דער ערשטער פאַזע גייט דער מאַטעריאַל דורךעלאַסטישע דעפאָרמאַציע, וואָס קען זיך צוריקקריגן אַמאָל די לאַסט ווערט אַוועקגענומען. אָבער, ווי די לאַסט וואַקסט, גייט דער מאַטעריאַל אַרײַן אין דער פּלאַסטישער דעפאָרמאַציע פאַזע.
• פּלאַסטיק דעפאָרמאַציע און באַלזאַםאין דאַקטילע מאַטעריאַלן, קאָמפּרעסיווע לאָודז פאַרשאַפן פּלאַסטישע דעפאָרמאַציע, וואָס מאַניפעסטירט זיך ווי אַ באַלזאַם פּערפּענדיקולאַר צו דער אַפּליצירטער לאָוד. שוואַכע מאַטעריאַלן, אין קאַנטראַסט, טיפּיש ברעכן אַמאָל די עלאַסטישע גרענעץ איז יקסידיד, ווייַל זיי פעלן די פיייקייט צו דורכגיין באַטייטיק פּלאַסטישע דעפאָרמאַציע.
• לעצט שטאַרקייטווען דער מאַטעריאַל דערגרייכט זייןלעצט קאַמפּרעסיוו שטאַרקייט, קענען זיך אַנטוויקלען קייפל ריסן, וואָס פירן צו צעשפּרייטונג אָדער צוזאַמענפאַל פון דעם מאַטעריאַל אונטער דער אַפּליצירטער לאַסט.

3. בייגן בראָך:

בייגן-בראָך פּאַסירט ווען אַ מאַטעריאַל ווערט אונטערגעוואָרפן צו ביידע צוג- און קאָמפּרעסיווע דרוק, צוליב אַן עקסטערנער בייגן-קראַפט. אַ טיפּישער בייגן-בראָך שטאַמט פֿון דער צוג-זייט, וואו דער מאַטעריאַל דערפֿאַרט אַ פֿאַרלענגערונג, און פֿאַרשפּרייט זיך דורך דער גרעב פֿון דעם מאַטעריאַל.

• ציען און קאָמפּרעסיוו סטרעסיזדי אויסערליכע פיבערס פון דעם מאַטעריאַל (אויף דער באַלאָדענטער זייט) דערפאַרן צוג-שפּאַנונגען, בשעת די אינערליכע פיבערס (קעגן דער אָנגעווענדטער לאַסט) דערפאַרן קאָמפּרעסיווע שפּאַנונגען. די שפּאַנונגען פאַראורזאַכן אַ דורכפאַל אויף דער צוג-זייט, וואו ריסן אָדער דעפאָרמאַציע איז מער מסתּמא.
• קראַקן פּראָפּאַגאַציעווי די אנגעווענדטע בייגונג קראַפט פאַרגרעסערט זיך, אָנהייבן ריסן אויף דער ציענדיקער זייט און קענען זיך גאָר פֿאַרשפּרייטן דורך דער מאַטעריאַל גרעב, וואָס פירט צו דורכפאַל.

טעסטן צו באַשטימען בראָך שטאַרקייט

עס זענען דא פארשידענע סטאַנדאַרדיזירטע טעסטן גענוצט צו באַשטימען די בראָך שטאַרקייט פון מאַטעריאַלן. די טעסטן זענען וויכטיק צו פֿאַרשטיין ווי אַ מאַטעריאַל וועט זיך אויפֿפֿירן אונטער פֿאַרשידענע לאָודינג באַדינגונגען. געוויינטלעכע בראָך שטאַרקייט טעסטן אַרייַננעמען טענסאַל, קאַמפּרעשאַן און אימפּאַקט טעסטן.

1. ציענדיק טעסט:

אין אַ טענסיאַל טעסט, אַ סטאַנדאַרדיזירטע מוסטער מיט אַהאַלדזיק (הונט ביין)די פאָרעם ווערט אונטערגעוואָרפן צו אַקסיאַל לאָודינג אין ריין שפּאַנונג. די טעסט העלפֿט אָפּשאַצן ווי דער מאַטעריאַל רעאַגירט צו שפּאַנונג, און גיט דאַטן וועגן זייןעלאַסטישע און פּלאַסטיקע פאַזעס, לעצטן צענטראלן שטאַרקייט (UTS), אוןפֿאַרלענגערונג בײַם ברעכן.

• רעזולטאַטדער UTS ווערט רעפּרעזענטירט דעם דרוק ביי וועלכן דער מאַטעריאַל וועט זיך צעברעכן. דער טענסיאַל טעסט גיט אויך אינפֿאָרמאַציע וועגן דאַקטילאַטי און דעם פּאָטענציעל פֿאַר פּלאַסטישע דעפאָרמאַציע.

2. קאמפרעסיע טעסט:

א קאמפרעסיע טעסט באשטייט פון לאדן א סטאנדארדיזירטן טעסט בלאק אקסיאליש מיט ריינער קאמפרעסיווער קראפט. דער טעסט אפשאצט די מאטעריאל'ס מעגלעכקייט צו קעגנשטעלן קאמפרעסיע און גיט דאטן וועגן זייןקאָמפּרעסיוו שטאַרקייטאוןקאַמפּרעשאַן מאָדולוס.

• רעזולטאַטדער טעסט העלפט אידענטיפיצירן דעם פונקט וואו דער מאַטעריאַל קען מער נישט אויסהאַלטן די קאָמפּרעסיווע קראַפט און הייבט אָן צו דעפאָרמירן פּלאַסטיש אָדער דורכפאַלן.

3. אימפּאַקט טעסט:

אימפּאַקט טעסטינג ווערט דורכגעפירט צו אָפּשאַצן די פיייקייט פון אַ מאַטעריאַל צו וויטשטיין פּלוצעמדיקע, דינאַמישע לאָודז. א מוסטער, טיפּישגעקערבטצו פארבעסערן די אָנהייב פון ריס, ווערט געשלאגן דורך אַ הויך-גיכקייט אימפּאַקטאָר. די ענערגיע וואָס ווערט אַבזאָרבירט בעת דעם אימפּאַקט אָדער די מאָס פון בראָך ווערט געמאָסטן.

• רעזולטאַטדי טעסט העלפט באַשטימען אייגנשאַפטן וויאימפּאַקט שטאַרקייטאוןשטאַרקייט, וואָס זענען קריטיש פֿאַר מאַטעריאַלן אויסגעשטעלט צו דינאַמישע אָדער שאָק לאָודינג באדינגונגען.

בענעפיטן פון טעסטן בראָך שטאַרקייט אין מאַנופאַקטורינג

טעסטינג פון בראָך שטאַרקייט גיט וויכטיקע איינזיכטן וואָס פירן די סעלעקציע פון ​​מאַטעריאַלן פֿאַר ספּעציפֿישע אַפּליקאַציעס. עטלעכע שליסל בענעפיץ אַרייַננעמען:

• אידענטיפיצירן שוואַכקייטןטעסטינג ערלויבט פאַבריקאַנטן צו דעטעקטירן פּאָטענציעלע חסרונות אָדער שוואַכקייטן אין מאַטעריאַלן וואָס קענען פירן צו פריצייטיגע דורכפאַל אונטער געוויסע באדינגונגען.
• מאַטעריאַל אויסוואַלפֿאַרשידענע מאַטעריאַלן ווײַזן פֿאַרשידענע בראָך־שטאַרקייטן, און פֿאַרשטיין די נאַטורן העלפֿט אינזשענירן אויסקלײַבן מאַטעריאַלן וואָס קענען אַנטקעגנשטעלן זיך אַנטיסיפּירטע דרוקן אין ספּעציפֿישע אַפּליקאַציעס.
• דיזיין אָפּטימיזאַציעבראָך שטאַרקייט טעסטינג העלפֿט ידענטיפֿיצירן דרוק קאַנסאַנטריישאַנז אָדער שוואַכע פונקטן אין אַ פּלאַן, אַלאַוינג ענדזשאַנירז צו אָפּטימיזירן מאַטעריאַל סעלעקציע און פּלאַן דזשיאַמעטרי פֿאַר בעסער פאָרשטעלונג.
• זיכערהייטדורכפירן בראָך שטאַרקייט טעסץ העלפט ידענטיפיצירן מאַטעריאַלן וואָס קענען דורכפאַלן אונטער ספּעציפישע לאָודינג באדינגונגען, און רעדוצירן ריסקס אין קריטישע אַפּלאַקיישאַנז ווי אַעראָספּייס, אָטאָמאָטיוו און מעדיצינישע דעוויסעס.

טשאַלאַנדזשיז פון טעסטינג בראָך שטאַרקייט אין מאַנופאַקטורינג

טראָץ איר וויכטיקייט, שטעלט טעסטינג פון בראָך שטאַרקייט אין מאַנופאַקטורינג פאר עטלעכע שוועריקייטן:

• מאַטעריאַל וועריאַביליטיאפילו אינעם זעלבן פראדוקציע פּאַרטיע, קענען מאַטעריאַל אייגנשאַפטן זיין אַנדערש, וואָס פירט צו אומאייניגקייטן אין די רעזולטאַטן פון בראָך שטאַרקייט טעסטינג. ווי פּראָדוקציע וואַקסט, קען קאַמאַדאַטיזאַציע פון ​​מאַטעריאַלן ברענגען אַרײַן באַהאַלטענע וועריאַביליטי.
• מוסטער גרייס און געאמעטריעדי גרייס און פאָרעם פון די טעסט מוסטער האָבן אַ באַטייטיק השפּעה אויף די רעזולטאַטן פון בראָך שטאַרקייט. קליינע טעסט מוסטערן קענען נישט פּינקטלעך רעפּרעזענטירן דאָס נאַטור פון גרעסערע קאָמפּאָנענטן, ספּעציעל ווען קאָמפּלעקסע געאָמעטריעס זענען ינוואַלווד.
• לאָודינג באדינגונגעןבראָך שטאַרקייט קען ווערירן דיפּענדינג אויף די לאָודינג צושטאַנד, מאכן עס שווער צו סימולירן פאַקטיש-וועלט דרוק סצענאַריאָס אין לאַבאָראַטאָריע טעסץ.
• סביבה־פאקטארןפאַקטאָרן ווי טעמפּעראַטור, הומידיטי און כעמישע ויסשטעל קענען ווירקן אויף אַ מאַטעריאַל'ס בראָך שטאַרקייט. טעסטינג אונטער קאָנטראָלירטע סביבה באדינגונגען ריקווייערז ספּעשאַלייזד ויסריכט.
• שפּאַנונג קורס סענסיטיוויטיעטלעכע מאַטעריאַלן ווייַזן קורס-אָפּהענגיקע בראָך אייגנשאַפטן, וואָס מיינט אַז די בראָך שטאַרקייט קען ווערירן באַזירט אויף ווי שנעל די מאַסע איז געווענדט, וואָס קאָמפּליצירט די טעסט רעזולטאַטן.

די סטרעס-שפּאַנונג קורווע און בראָך שטאַרקייט

דישפּאַנונג-שפּאַנונג קורוועגראַפֿיש רעפּרעזענטירט די באַציִונג צווישן אָנגעווענדעטן דרוק און די רעזולטאַט שפּאַנונג אין אַ מאַטעריאַל. עס גיט ווערטפֿולע אינפֿאָרמאַציע וועגן ווי אַ מאַטעריאַל דעפֿאָרמירט זיך אונטער לאָוד און העלפֿט אינזשענירן פֿאַרשטיין די מאַטעריאַל'ס מעכאַנישע נאַטור, ספּעציעל אין טערמינען פֿון זיין בראָך שטאַרקייט.

• עלאַסטישע דעפאָרמאַציעאין דער ערשטער פאַזע פון ​​לאָודינג, גייט דער מאַטעריאַל דורך עלאַסטישע דעפאָרמאַציע, וואו דרוק און שפּאַנונג זענען פּראָפּאָרציאָנעל. ווען מען נעמט אַוועק די לאַסט, קערט דער מאַטעריאַל זיך צוריק צו זיין אָריגינעלער פאָרעם.
• פּלאַסטיק דעפאָרמאַציעווי דער דרוק וואַקסט, גייט דער מאַטעריאַל אַרײַן אין דער פּלאַסטישער דעפאָרמאַציע געגנט, וואו דער מאַטעריאַל דערפאַרט שטענדיקע ענדערונגען אין פֿאָרעם.
• לעצט שטאַרקייט און בראָך פונקטדער פונקט ביי וועלכן דער מאַטעריאַל קען מער נישט אויסהאַלטן די אָנגעווענדעטע לאַסט איז באַקאַנט ווי דער בראָך פונקט, אָפט באַצייכנט אויף דער דרוק-שפּאַנונג קורווע ווי דערלעצטן צענטראלן שטאַרקייט (UTS).

קעראַקטעריסטיקס און טייפּס פון בראָך

די כאַראַקטעריסטיקס פון בראָך קענען צושטעלן ווערטפולע איינבליקן אין דעם מאַטעריאַל'ס נאַטור אונטער דרוק. שליסל פֿעיִקייטן אַרייַננעמען:

• שפּאַלטונג פּליינזגלאַטע, פלאַכע פלאכן אויף וועלכע דער מאַטעריאַל ברעכט זיך, אָפט אויף קריסטאַל גרענעצן.
• דימפלעסקייַלעכדיקע דעפּרעסיעס אויף דער בראָך ייבערפלאַך, וואָס ווײַזן אויף דאַקטיל בראָך און ענערגיע אַבזאָרפּציע.
• שערן ליפןבראָך־פלאַכן מיט פיבראָזע אָדער פּודעריקע טעקסטורן, כאַראַקטעריסטיש פֿאַר מיקראָ־פּאָזיציע קאָאַלעסענס.
• העקלעןשעווראָן מוסטערן אויף דער בראָך־איבערפֿלאַך וואָס ווײַזן די ריכטונג פֿון ריס־פֿאַרשפּרייטונג.

בראָך שטאַרקייט פון קעראַמיק און גלאז

מאַטעריאַלן וויקעראַמיקאוןנישט-ארגאנישע גלאזווײַזן באַזונדערע בראָך-געפֿירענישן צוליב זייערע אַטאָמישע סטרוקטורן.

• קעראַמיקבאַקאַנט פֿאַר זייער הויכער שטאַרקייט און שטייפקייט, זענען קעראַמיקס אויך זייער שוואַך. זיי האָבן שטאַרקע אַטאָמישע פֿאַרבינדונגען אָבער באַגרענעצטע מעגלעכקייט צו דעפאָרמירן פּלאַסטיקיש, וואָס מאַכט זיי פּראָנע צו פּלוצעמדיקע בראָך ווען זיי זענען אויסגעשטעלט צו קריטישע דרוק לעוועלס.
• נישט-ארגאנישע גלאזנישט ווי קעראַמיק, האט נישט-אָרגאַניש גלאָז (למשל, סיליקאַ גלאָז) אַן אַמאָרפֿישע סטרוקטור, וואָס פֿירט צו אַ מער איינהייטלעכער פֿאַרשפּרייטונג פֿון דרוק. כאָטש עס האט אַ העכערע בראָך-שטאַרקייט ווי קעראַמיק, איז עס אויך זייער סענסיטיוו צו אויבערפֿלאַך-דעפֿעקטן וואָס קענען דראַמאַטיש רעדוצירן זיין שטאַרקייט.

מסקנא

בראָך שטאַרקייט איז אַ קריטישע מאַטעריאַל אייגנשאַפט וואָס אינזשענירן און מאַטעריאַל וויסנשאַפֿטלער מוזן באַטראַכטן ווען זיי פּלאַנירן קאָמפּאָנענטן אָדער סטרוקטורן וואָס וועלן דורכגיין באַטייטיק דרוק. פֿאַרשטיין די בראָך שטאַרקייט פון מאַטעריאַלס און די סיבות וואָס השפּעה עס קען העלפֿן אָפּטימיזירן מאַטעריאַל סעלעקציע, פֿאַרבעסערן פּראָדוקט זיכערקייט, און פֿאַרבעסערן פּלאַן עפעקטיווקייַט. צי דורך טענסאַל, קאַמפּרעסיוו, אָדער פּראַל טעסטינג, פּינטלעך עוואַלואַטיאָן פון בראָך שטאַרקייט איז וויכטיק פֿאַר ענשורינג די רילייאַבילאַטי און געווער פון פּראָדוקטן אין ינדאַסטריז ריינדזשינג פון אַעראָספּייס צו מעדיציניש דעוויסעס.