Qu'est-ce qu'une force de compression?
Les propriétés de traction et de compression du matériau représentent les charges axiales le long des axes orthogonaux. Les charges étirées aux limites du système sont décrites comme des charges de traction, tandis que celles compressées aux limites du système sont décrites comme des charges de compression.
La force appliquée de l'extérieur sur le corps déforme le corps de telle sorte que le corps diminue en volume, et la longueur est appelée contrainte de compression.
C'est la déformation rétablie du corps qui se déforme lorsqu'elle est appliquée à une charge de compression externe. Une augmentation de la contrainte de compression sur les cylindres minces et longs ont tendance à subir une défaillance structurelle due au flambage des colonnes. Lorsque le matériau ne résiste pas à la compression, un flambage sous contrainte se produit.
Formule de contrainte de compression:
La force normale est appliqué à la surface unitaire.
Où,
Force de compression (F): la force de compression est la charge nécessaire pour comprimer le matériau pour assembler le matériau.
Unité de contrainte de compression:
L'unité SI de celui-ci est la même que l'unité de la force à celle de la zone.
Donc, il est représenté comme N / m2 or Pennsylvanie.
Dimension de la contrainte de compression:
La dimension de contrainte de compression est [ML-1T-2].
La contrainte de compression est-elle positive ou négative?
Réponse: la contrainte de compression est négative car elle est comprimée car le changement de dimension (dL) a la direction opposée.
La limite d'élasticité et la résistance à la compression sont-elles identiques?
Réponse: Non, céder en traction et en compression n'est pas la même chose. La valeur changera selon l'applicabilité.
Résistance à la compression:
Il s'agit de la capacité du matériau à résister à la compression due à une contrainte de compression. Certains matériaux peuvent résister à la seule tension, certains matériaux peuvent résister à la seule compression et certains matériaux peuvent résister à la fois à la tension et à la compression. La résistance à la compression ultime est la valeur obtenue lorsque le matériau subit sa rupture complète. Le test de compression est effectué de la même manière que le test de traction. La seule différence est que la charge utilisée est la charge de compression.
La résistance à la compression est plus élevée dans la roche et le béton.
Contrainte de compression de l'acier doux | acier à faible teneur en carbone:
Les matériaux qui subissent de grandes déformations avant la rupture sont des matériaux ductiles tels que acier, aluminium et ses alliages. Les matériaux fragiles, lorsqu'ils subissent des contraintes de compression, l'apparition d'une rupture due à la libération soudaine de l'énergie stockée. Alors que lorsque le matériau ductile subit une contrainte de compression, le matériau se comprime et la déformation se produit sans aucune défaillance.
Contrainte de compression et contrainte de traction | Contrainte de compression vs contrainte de traction
| Contrainte de compression | Force de tension | |
| Resultats de | Conséquences de la contrainte de compression de la compression dans le matériau. | Résultats des contraintes de traction de l'étirement du matériau |
| Pousser ou tirer | Alors que la contrainte de compression est la poussée donnée au corps par des forces extérieures pour changer sa forme et sa taille. | La contrainte de traction est la traction exercée sur le corps par des forces externes pour changer sa forme et sa taille. |
| Compression ou allongement | La contrainte de compression est générée par une force de compression externe | Une contrainte de traction est générée en raison de la force d'allongement destinée à s'étirer. |
| Application sur barre | Lorsque la barre subit une contrainte de compression, les déformations sont compressives (négatives). | Lorsque la barre subit une contrainte de traction, les déformations sont de traction (positives). |
Courbe de déformation de contrainte de compression
Diagramme contrainte-déformation: contrainte de compression
Le diagramme contrainte-déformation pour la compression est différent de la tension.
Lors du test de compression, la courbe contrainte-déformation est une ligne droite jusqu'à une limite élastique. Au-delà de ce point, un virage distinct dans la courbe représentant le début de la plasticité; le point montre la limite d'élasticité en compression composite, qui est directement liée à la contrainte résiduelle. L'augmentation de la contrainte résiduelle augmente la contrainte de compression.
Dans le test de compression, la région linéaire est une région élastique suivant la loi de Hooke. Par conséquent, la région peut être représentée comme suit:
E = module de Young
Dans cette région, le matériau se comporte élastiquement et revient à sa position d'origine par la suppression des contraintes.
Seuil de rentabilité:
C'est le point où l'élasticité se termine et la région de plasticité commence. Ainsi, après la limite d'élasticité, le matériau ne pourra pas revenir dans sa forme réelle après l'élimination de la contrainte.
On constate que si le matériau cristallin passe par compression, la courbe contrainte-déformation est opposée aux applications de tension dans la région élastique. Les courbes de tension et de compression varient à des déformations plus importantes (déformations) car il y a compression au niveau du matériau comprimé, et à la tension, le matériau subit une déformation plastique.
Contrainte-déformation en tension | essai de traction:
Ligne OA: limite proportionnelle
La ligne OA représente une limite proportionnelle. La limite proportionnelle est la limite jusqu'au moment où la contrainte est proportionnelle à la déformation suivant la loi des Hooks. Lorsque la contrainte augmente, la déformation du matériau augmente.
Point A: limite élastique:
À ce stade, une contrainte maximale dans un matériau solide a été appliquée. Ce point est appelé limite élastique. Le matériau dans la limite élastique subira une déformation et, après élimination des contraintes, le matériau reviendra à sa position réelle.
Qu'est-ce que la région élasto-plastique?
Région élasto-plastique:
C'est la région entre la limite d'élasticité et la limite d'élasticité.
Point B: limite d'élasticité supérieure
La déformation plastique commence avec la séparation de sa structure cristalline. Ce déplacement devient plus important après la limite d'élasticité supérieure, et il en limite le mouvement, cette caractéristique connue sous le nom d'écrouissage.
Point C: limite d'élasticité inférieure
C'est le point après lequel les caractéristiques telles que l'écrouissage se déclenchent. Et on observe qu'au-delà de la limite élastique, la propriété comme la déformation plastique se produit.
Déformation permanente:
Limite d'élasticité supérieure:
Point auquel une charge ou une contrainte maximale est appliquée pour initier la déformation plastique.
La limite d'élasticité supérieure est instable en raison du mouvement des dislocations cristallines.
Limite d'élasticité inférieure:
La limite de charge min ou de contrainte essentielle pour préserver le comportement plastique.
La limite d'élasticité inférieure est stable car il n'y a pas de mouvement de cristallin.
La contrainte est la résistance offerte par le matériau lorsqu'il est appliqué à une charge externe, et l'écrouissage est une augmentation de la résistance lentement due à une augmentation des dislocations dans le matériau.
Point D: point de contrainte ultime
Il représente le point de stress ultime. La contrainte maximale peut résister à la contrainte ultime. Après l'augmentation de la charge, une défaillance se produit.
Point E: point de rupture
Il représente le point de rupture ou de rupture. Lorsque le matériau subit une déformation rapide après le point de contrainte ultime, cela conduit à une rupture du matériau. C'est la déformation maximale qui s'est produite dans le matériau.
Problèmes d'exemple de stress compressif | Applications
- Industrie aérospatiale et automobile: tests d'actionnement et tests de ressorts
- Industrie de la construction: L'industrie de la construction dépend directement de la résistance à la compression des matériaux. Le pilier, la toiture est construit en utilisant des contraintes de compression.
- Pilier en béton: Dans un pilier en béton, le matériau est pressé ensemble par une contrainte de compression.
- Le matériau est collé par compression, de manière à éviter la défaillance du bâtiment. Il a une quantité durable d'énergie stockée sous tension.
- Industrie cosmétique: le compactage de la poudre compacte, des eye-liners, des baumes à lèvres, des rouges à lèvres, des ombres à paupières est réalisé en appliquant la contrainte de compression.
- Industrie de l'emballage: Emballage en carton, bouteilles compressées, bouteilles en PET.
- Industrie pharmaceutique: Dans l'industrie pharmaceutique, la contrainte de compression est principalement utilisée.
- Le cassage, le compactage, l'effritement se fait lors de la fabrication des comprimés. La dureté et la résistance à la compression sont une partie importante de l'industrie pharmaceutique.
- Industrie du sport: balle de cricket, balle de tennis, balle de basket sont compressées pour le rendre plus résistant.
Comment mesurer la contrainte de compression?
Test de compression:
Le test de compression est la détermination du comportement d'un matériau sous charge de compression.
Le test de compression est généralement utilisé pour la roche et le béton. Le test de compression donne la contrainte et la déformation du matériau. Le résultat expérimental doit valider les résultats théoriques.
Types de tests de compression:
- Test de flexion
- Test de printemps
- Test d'écrasement
Le test de compression consiste à déterminer le paramètre d'intégrité et de sécurité du matériau en supportant une contrainte de compression. Il assure également la sécurité des produits finis, des composants, des outils fabriqués. Il détermine si le matériau est adapté à l'usage et fabriqué en conséquence.
Les tests de compression fournissent des données aux fins suivantes:
- Pour mesurer la qualité du lot
- Comprendre la cohérence de fabrication
- Pour aider à la procédure de conception
- Pour diminuer le prix du matériel
- Pour garantir la qualité des normes internationales, etc.
La machine d'essai de résistance à la compression:
Les machines d'essai de compression comprennent les mesures des propriétés des matériaux comme le module de Young, la résistance ultime à la compression, la limite d'élasticité, etc., d'où les caractéristiques de résistance à la compression statique globale des matériaux.
L'appareil de compression est configuré pour de multiples applications. En raison de la conception de la machine, elle peut effectuer des tests de traction, cycliques, de cisaillement et de flexion.
L'essai de compression est exécuté de la même manière que l'essai de traction. Seule la variation de charge se produit dans les deux tests. Les machines d'essai de traction utilisent des charges de traction, tandis que les machines d'essai de compression utilisent des charges de compression.
Résistances à la compression de divers matériaux:
· Résistance à la compression du béton: 17Mpa-27Mpa
· Résistance à la compression de l'acier: 25MPa
· Résistance à la compression du granit: 70-130MPa
· La résistance à la compression du ciment: 11.5 - 17.5 MPa
· La limite d'élasticité à la compression de l'aluminium: 280MPa
Quelle est la contrainte de compression admissible pour l'acier?
Réponse: Les contraintes admissibles sont généralement mesurées par les codes de structure de ce métal comme l'acier et l'aluminium. Il est représenté par la fraction de sa limite d'élasticité (résistance)
Quelle est la résistance à la compression du béton à différents âges?
C'est la compression minimale la force était matérielle dans l'essai standard d'un cylindre en béton de 28 jours.
Les mesures de résistance à la compression du béton nécessitent environ 28 à 35 MPa à 28 jours.
Résistance à la compression du béton:
Problèmes de stress compressif:
Problème #1
Une barre d'acier de 70 mm de diamètre et 3 m de long est entourée d'une coque en fonte de 7 mm d'épaisseur. Calculez la charge de compression pour une barre combinée de 0.7 mm sur une longueur de 3 m. (Eacier = 200 GPa et EFonte naturelle = 100 GPa.)
Solution:
δ=
δ=δ Fonte naturelle =δ acier= 0.7 mm
δ fonte =
= 0.7
Fonte P = 50306.66 πN
δ acier= 
= 0.7
P acier= 57166.66πN
ΣFV=0
P= P Fonte naturelle +P acier
P= 50306.66π+57166.66 π
P= 107473.32πN
P= 337.63 kN
Problème #2:
Une statue de poids 10KN repose sur une surface plane au sommet d'un pilier de 6.0 m de haut. La section transversale de la tour est de 0.20 m2 et il est fait de granit avec une densité de masse de 2700kg / m3. Calculez la contrainte de compression et la déformation à la section transversale 3 m en dessous du sommet de la tour et du segment supérieur respectivement.
Solution:
Le volume du segment de la tour avec la hauteur
H= 3.0 m et section transversale A= 0.2 m2 est
V = A * H = 0.3 * 0.2 = 0.6 m ^ 3
Densité ρ= 2.7 × 10 ^ 3 kg / m3, (graphite)
Masse du segment de la tour
m= V =(2.7×10^3 *0.60m3)=1.60×10^3 kg.
Le poids du segment de la tour est
Wp = mg= (1.60 × 103 * 9.8) = 15.68KN.
Le poids de la sculpture est
Ws = 10KN,
force normale 3m sous la sculpture,
F= wp + ws = (1.568 + 1.0) × 104N = 25.68KN.
Par conséquent, la contrainte est calculée par F/A
= 2.568 × 104 * 0.20
= 1.284 × 10 ^ 5Pa = 128.4 kPa.
Y=4.5×10^10Pa = 4.5×10^7kPa.
Ainsi, la déformation de compression calculée à cette position est
Y= 128.4 / 4.5 × 107
= 2.85 × 10-6.
Problème #3:
Une barre d'acier de section transversale variable est mise en danger par la force axiale. Trouvez la valeur de P pour l'équilibre.
E = 2.1 * 10 ^5MPa. L1=1000mm, L2=1500mm, L3=800mm.A1=500mm2, A2 = 1000 mm2, A3 = 700 mm2.
De l'équilibre:
= 0
+ 8000-10000 + P-5000 = 0
P = 7000N
Je suis Sulochana. Je suis ingénieur en conception mécanique – M.tech en ingénierie de conception, B.tech en génie mécanique. J'ai travaillé comme stagiaire chez Hindustan Aeronautics Limited dans la conception du département armement. J'ai de l'expérience en R&D et en design. Je suis compétent en CAO/FAO/IAO : CATIA | CRÉO | ANSYS Apdl | Établi ANSYS | HYPER MAILLE | Nastran Patran ainsi que dans les langages de programmation Python, MATLAB et SQL.
J'ai une expertise en analyse par éléments finis, conception pour la fabrication et l'assemblage (DFMEA), optimisation, vibrations avancées, mécanique des matériaux composites, conception assistée par ordinateur.
Je suis passionné par le travail et j'apprends volontiers. Mon but dans la vie est d’avoir un but dans la vie et je crois au travail acharné. Je suis ici pour exceller dans le domaine de l'ingénierie en travaillant dans un environnement stimulant, agréable et professionnel où je peux pleinement utiliser mes compétences techniques et logiques, me perfectionner constamment et me comparer aux meilleurs.
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