굽힘 강도

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굽힘 강도, 굽힘 강도 또는 횡파열 강도로도 알려진 굽힘 강도는 굽힘 ^[1]테스트에서 산출되기 직전 재료의 응력으로 정의되는 재료 특성입니다.횡굴곡시험은 가장 자주 사용되며, 3점 굴곡시험 기법을 사용하여 단면이 원형 또는 직사각형인 표본을 파단 또는 굴곡될 때까지 구부린다.휨 강도는 항복 모멘트에서 재료 내에서 경험되는 가장 높은 응력을 나타냅니다.이 값은 응력 단위로 측정되며 기호 ${\$ { $displaystyle \sigma$ $\}$가 지정됩니다.

서론

물체는 나무 들보나 철봉과 같은 단일 재료로 구성되면(그림 1), 깊이 전체에 걸쳐 응력 범위가 발생한다(그림 2).벤드 안쪽(오목면)에 있는 물체의 가장자리에서는 응력이 최대 압축 응력 값에 도달합니다.벤드의 바깥쪽(볼록면)에서 응력은 최대 인장 값에 도달합니다.빔 또는 로드의 이러한 내부 및 외부 가장자리를 '극한 섬유'라고 합니다.대부분의 재료는 일반적으로 압축 응력에 의해 고장나기 전에 인장 응력에 의해 고장 나기 때문에 빔 또는 로드가 고장 나기 전에 유지할 수 있는 최대 인장 응력 값은 휨 ^{[citation needed]}강도입니다.

휨 강도 대 인장 강도

재료가 균일한 경우 휨 강도는 인장 강도와 동일합니다.실제로 대부분의 재료에는 국소적으로 응력을 집중시키는 역할을 하는 작고 큰 결함이 있어 국소적인 약점을 효과적으로 유발합니다.재료가 구부러질 때 극한 섬유만 가장 큰 응력을 받기 때문에 이러한 섬유에 결함이 없는 경우, 휨 강도는 온전한 '섬유'의 강도에 의해 제어됩니다.그러나 동일한 재료에 인장력만 가해진 경우 재료 내의 모든 섬유는 동일한 응력을 가지며 가장 약한 섬유는 한계 인장 응력에 도달하면 기능 상실이 시작됩니다.따라서 휨 강도는 동일한 재료의 인장 강도보다 높은 것이 일반적입니다.반대로, 표면에만 결함이 있는 균질 재료(예: 긁힘으로 인한)는 굽힘 강도보다 인장 강도가 높을 수 있습니다.

어떠한 결함도 고려하지 않으면 해당 인장력보다 작은 굽힘력에서 재료가 파손되는 것이 분명합니다.이 두 힘 모두 동일한 고장 응력을 유발하며, 그 값은 재료의 강도에 따라 달라집니다.

직사각형 표본의 경우 축력에 따른 응력은 다음 공식으로 제공됩니다.

$\displaystyle \displays = flac {F}{bd}}$

표본의 단면이 불변(공학 스트레스)인 것으로 간주되기 때문에 이 스트레스는 실제 스트레스가 아닙니다.

• ${\displaystyle F}${\$displaystyle$ F$}$는 파괴 지점의 축방향 하중(힘)입니다.
• $(\displaystyle$ b$)$는 폭입니다.
• $\displaystyle$d는$$ 재료의 깊이 또는 두께입니다.

3점 벤딩 설정(그림 3)에서 하중을 받는 직사각형 표본에 대한 응력은 아래 공식에 의해 주어진다("굴곡 강도 측정" 참조).

이 두 스트레스(고장)의 방정식은 다음과 같이 ^[2]산출됩니다.

$\displaystyle \displays = sclac {3FL}{2bd^{2}}}}:$

일반적으로 L(지지 스팬의 길이)은 d보다 훨씬 크기 때문에 ${\displaystyle \frac{\mathrm{fraction}}{}}$ 3 L ${\displaystyle \frac{\mathrm{}}{}}$ $($스타일 {3 L$}{2$ d$})$는 1보다 큽니다.

휨 강도 측정

3점 벤딩 설정에서 하중을 받는 직사각형 샘플의 경우(그림 3):

$\displaystyle \displays = sclac {3FL}{2bd^{2}}}}:$

• F는 파괴 지점에서의 하중(힘)입니다(N).
• L은 서포트 스팬의 길이입니다.
• b는 폭입니다.
• d는 두께입니다.

로드 스팬이 지지 스팬의 1/3인 4점 벤딩 설정에서 부하를 받는 직사각형 샘플의 경우:

$(\displaystyle \displays = flac {FL} {bd^{2}}})$

• F는 파괴 지점의 하중(힘)입니다.
• L은 서포트(외부) 스팬의 길이입니다.
• b는 폭입니다.
• d는 두께입니다.

4 pt 굽힘 설정의 경우, 하중 스팬이 지지 스팬의 1/2인 경우(그림_i 4의 L = 1/2 L):

$\displaystyle \displays = sclac {3FL}{4bd^{2}}}}:$

하중 스팬이 1/3 또는 1/2가 아닌 경우 4pt 벤딩 설정에 대한 지지 스팬(그림 4):

$(\displaystyle \displays = frac {3F(L-L_{i})}{2bd^{2}}})$

• L은_i 하중(내부) 스팬의 길이입니다.

「 」를 참조해 주세요.

• 오일러-베르누이 빔 방정식
• 휨 계수
• 3점 굴곡 시험
• 4점 굴곡 시험

레퍼런스

• J. M. Hodgkinson(2000), 케임브리지, 어드밴스드 파이버 컴포지트 기계적 테스트:우드헤드 출판사, 132~133쪽
• 윌리엄 D.캘리스터 주니어, 재료 과학 및 엔지니어링, 호켄: John Wiley & Sons, Inc., 2003.
• ASTM C1161-02c(2008)e1, ASTM International, West Conshohocken, PA, 환경 온도에서 고급 세라믹의 휨 강도에 대한 표준 테스트 방법.