圧縮強度を理解する

圧縮強度は、材料の延性破壊 (理論上の無限降伏) または脆性破壊 (亀裂伝播の結果としての破裂、または弱い平面に沿った滑り) を引き起こす圧縮応力の制限されたレベルです。材料、部品、構造物について、圧縮強度を測定します。材料が完全に破損したときに達成される一軸圧縮応力の量は、定義上、その極限圧縮強度です。

特定の試験手順と測定条件は、圧縮強度測定に影響を与えます。通常、圧縮強度は特定の技術基準に従って提供されます。

強力な引張強度を持つ材料とは対照的に、コンクリートやセラミックは多くの場合、圧縮強度が大幅に高くなります。引張強度は、ガラス繊維エポキシ マトリックス複合材料のような複合材料の圧縮強度よりも高いことがよくあります。

この記事では、次の質問に対する回答を得ることができます:

• 圧縮強度とは?
• 圧縮強度の公式は?
• 圧縮強度が最も高い、または最も低い素材はどれですか?
• 高圧縮強度または低圧縮強度が必要な材料はどれですか?
• エンジニアリング応力と真の応力

圧縮強度とは?

サイズを縮小する傾向がある負荷に耐える材料または構造の能力は、力学では圧縮強度または圧縮強度として知られています。別の言い方をすれば、引張り強度は引っ張りに抵抗し、圧縮強度は圧縮に抵抗します。材料の強度を調べる場合、引張強度、圧縮強度、せん断強度はすべて個別に調べることができます。

適用されるとサイズが縮小する負荷に耐える材料または構造要素の能力は、圧縮強度と呼ばれます。テストサンプルは、壊れたり変形したりするまで、上部と下部に力を受けます。破砕は、岩やコンクリートなどの材料の圧縮強度をテストするときに発生します。これは、この方法がこれらの材料の分析に頻繁に使用されるためです。

圧縮強度試験は鋼のような材料で実行でき、変形は延性材料で頻繁に見られます。延性材料は、最初に、その構造の内部組織を変更することにより、加えられた荷重に適応します (塑性流動として知られるプロセス)。

変形が一箇所に集中すると塑性流動が止まり、材料が破断します。引張強度は、延性金属の測定と比較のために選択される典型的な指標です。これは、塑性流動現象により適した引張応力が、材料を引き離すのに必要な力を測定するという事実によるものです。

圧縮強度の公式は?

圧縮強度を計算する式は F =P/A です。ここで:

• F=圧縮強度 (MPa)
• P=材料への最大荷重 (または破損するまでの荷重) (N)
• A=荷重に抵抗する材料の断面積 (mm2)

圧縮強度が最も高い、または最も低いのはどの素材ですか?

岩石のような材料は、多くの場合、脆性材料のカテゴリで 140 MPa の高い圧縮強度を持っています。砂岩やその他の柔らかい品種は、多くの場合、圧縮強度が 60 MPa 以下です。構造用途の大部分では、軟鋼などの延性材料の圧縮強度は約 250 MPa です。

強力な引張強度を持つ材料とは対照的に、コンクリートやセラミックは多くの場合、圧縮強度が大幅に高くなります。引張強度は、ガラス繊維エポキシ マトリックス複合材料のような複合材料の圧縮強度よりも高いことがよくあります。

通常、コンクリートを強化するために耐張力材料が使用されます。圧縮強度は、コンクリートの品質保証と仕様要件のために頻繁に使用されます。客観的な引張 (曲げ) 要件はエンジニアに知られており、これらの要件は圧縮強度の観点から表現されています。

住宅用コンクリートの場合、必要な圧縮強度は 2,500 psi から 4,000 psi の範囲であり、商業用建築物ではそれ以上です。用途によっては、最大 10,000 psi 以上の高い強度が必要です。

脆性材料と延性材料の両方で、通常、圧縮強度は引張強度よりもはるかに大きくなります。ガラス繊維などの繊維強化複合材料は、張力には強いが簡単に押しつぶされるため、この規則の例外です。しかし、粒子強化複合材であるコンクリートは、引張りよりも圧縮に強いため、引張応力を受ける場合は鋼棒で補強する必要があります。

高圧縮強度または低圧縮強度が必要な材料はどれですか?

コンクリートに関しては、超高強度コンクリートを使用して高速道路の橋などの建物を建設できますが、コンクリートは標準的な家庭用舗装で使用する場合、圧縮強度が 30 MPa と低い場合があります。

圧縮強度の詳細については、以下のビデオをご覧ください:

エンジニアリング応力と真の応力

専門家は、主に工学設計の実践で工学応力を使用します。真のストレスは、実際のエンジニアリング ストレスとは異なります。その結果、上記の式を使用して材料の圧縮強度を計算しても、正確な答えは得られません。これは、断面積 A0 が変化し、負荷 A =に多少依存するという事実によるものです。 (F).

したがって、値の不一致は次のように要約できます:

試験片は圧縮すると短くなります。この素材は横方向に伸びる傾向があり、断面積が拡大します。

圧縮試験中、試験片は端でクランプされます。このため、横方向の広がりに対抗する摩擦力が発生します。これは、この摩擦力に対抗するための努力が必要であり、プロセスで使用されるエネルギー量が増加することを意味します。その結果、実験のストレス測定値は多少ずれています。

試験片の断面全体で、摩擦力は一定ではありません。最小値はクランプから離れた中央にあり、最大値はクランプがあるマージンに向かって見つかります。その結果、標本はバレルのような形状になり、バレル現象として知られています。

まとめ

適用されるとサイズが縮小する負荷に耐える材料または構造要素の能力は、圧縮強度と呼ばれます。テストサンプルは、壊れたり変形したりするまで、上部と下部に力を受けます。以下の質問が議論されているこの記事は以上です。

• 圧縮強度とは?
• 圧縮強度の公式は?
• 圧縮強度が最も高い、または最も低い素材はどれですか?
• 高圧縮強度または低圧縮強度が必要な材料はどれですか?
• エンジニアリング応力と真の応力

読書から多くのことを学べることを願っています。そうであれば、親切に他の人と共有してください。読んでくれてありがとう。また会いましょう!