آزمون فشار

مقدمه

 

با استفاده از آزمون کشش می توان خصوصیات مکانیکی مصالح شکل پذیر را بدست آورد اما مواد ترد مانند بتن، سرامیک ها، چدن و ... بدلیل کم بودن مقدار تغییر شکل پذیری آنها در آزمون کشش، سریع دچار شکست شده لذا نمی توان تمام خصوصیات مکانیکی مصالح مورد نظر را با استفاده از آزمون کشش بدست آورد، بنابراین برای بدست آوردن مشخصات مکانیکی بیشتر مصالح ترد، از آزمایش فشار استفاده می شود و این آزمون برای فلزات شکل پذیر کاربرد زیادی ندارد.

نمونه آزمایش کشش، نسبتا بلند و دارای یک قسمت باریک شده مرکزی به منظور تعیین دقیق ویژگی های کششی ماده است اما در آزمون فشار ، نمی توان از نمونه بلند استفاده کرد زیرا با ایجاد نیروی محوری و فشاری مستقیم، کمانش بوجود می آید و باعث از کار افتادگی قطعه می گردد، بنابراین نمونه آزمایش باید کوچک باشد و برای جلوگیری از کمانش، طول آن نباید از سه برابر قطر بیشتر باشد. مسئله دیگر در آزمایش فشار ، اصطحکاک بین سطح نمونه آزمایش و صفحه های فشار دهنده ماشین آزمایش است. در اثر ایجاد کرنش فشاری ، طول نمونه آزمایش کاهش می یابد از طرفی قطر آن افزایش پیدا می کند اما در دو انتهای نمونه، اصطحکاک مانع انبساط جانبی شده و پس از شروع تغییر شکل مومسان، ماده به شکل بشکه در می آید. این نوع تغییر شکل باعث می شود تا در سطح بیرونی ماده تنشهای کششی ایجاد کند و مقاومت به شکستن نمونه بیش از هر چیز دیگر به استحکام کششی آن مربوط می شود. در آزمایش فشار، مواد ترد معمولا در اثر برش تحت زاویه 45 درجه نسبت به محور بارگذاری می شکنند.

نمونه های آزمایش فشار بتن و سیمان را معمولا به شکل قطعات مکعبی با طول ضلع 100 یا 150 میلی متر یا استوانه ای می سازند.

خواص مواد در آزمون فشار

قسمت اول منحنی تنش کرنش در آزمایش فشار شبیه آزمون کشش است. بنابراین همانند آزمون کشش می توان بعضی از خصوصیات مکانیکی ماده مثل مدول الاستیسیته ، استحکام تسلیم و ... را از قسمت اول این منحنی بدست آورد.

مقدار استحکام نهایی نمونه در آزمون فشار با مقدار بدست آمده از آزمون کشش متفاوت است.  در آزمون کشش کم شدن نیرو تا شکست نمونه، با پدیده گلویی شدن همراه می باشد حال آنکه در آزمون فشار چنین اتفاقی پیش نمی آید.

مواد ترد و بعضی از مواد شکل پذیر در طول آزمون فشار دچار شکست می شوند اما بسیاری از مواد شکل پذیر و پلیمر ها در آزمون فشار هیچ موقع دچار شکست نمی شوند بلکه نمونه آنقدر تغییر شکل می دهد که ادامه آزمون با مشکل مواجه می گردد.

مقدار شکل پذیری مواد درحین آزمون فشار را می توان به صورت کیفی همانند آزمون کشش اندازه گرفت که برای اندازه گیری آن از مقدار درصد تغییر طول و درصد کاهش سطح نمونه استفاده می شود.

قسمت ابتدایی منحنی تنش کرنش در آزمون فشار و کشش برای مواد شکل پذیر یکسان است و در صورتی که منحنی تنش و کرنش واقعی رسم شوند، برای دو آزمون کشش و فشار شبیه هم هستند. اما در موارد ترد بدلیل ترک های ریزی که در آن ها وجود دارد، هنگامی که تحت آزمون کشش قرار می گیرند، ترک ها رشد کرده و باعث شکست در نمونه می شود حال آنکه اگر این نمونه تحت آزمایش فشار قرار گیرد، بدلیل ماهیت تنش های فشاری رشد ترک محدود شده و در نتیجه اینگونه مواد در فشار می توانند تنش بیشتری نسبت به کشش تحمل کنند.

منبع: asqc.ir