21 ความแข็งแกร่งต่อการดึง, การอัด, การเฉือน
4.1.6 ความแข็งแกร่งต่อการดึง
หมายถึง ความสามารถของวัสดุที่สามารถทนทานต่อแรงดึง (Tension) ทำให้เกิดความเค้นดึง (st) จนวัสดุยืดตัวไปตามแนวแรง ดูที่รูป (สมการความเค้นดึงจะเหมือนสมการความเค้นปกติจึงไม่ได้เขียนให้ซ้ำกัน)
รูปการดึงวัสดุ
แนะนำเพื่อให้อ่านได้ต่อเนื่องให้ คลิกขวาเลือก Open link in new window
ความเค้นดึง (st) คือแรงดึงที่กระทำต่อพื้นที่หน้าตัด เป็นสมการรูปแบบเดียวกันกับสมการที่ (4.1) จึงไม่ได้เขียนเพิ่มขึ้นมา
วิดีโอการทดสอบความแข็งแกร่งจากการดึง
ตัวอย่างที่ 4.2 (หน่วยอังกฤษ) มีแรงดึงขนาด 9,900 ปอนด์ กระทำต่อแท่งสี่เหลี่ยมตันที่มีพื้นที่หน้าตัด 0.75 ตารางนิ้ว จงคำนวณหาความเค้นดึงที่เกิดขึ้นกับแท่งบาร์สี่เหลี่ยม
รูปตัวอย่างแท่งสี่เหลี่ยมตัน
วิธีทำ โจทย์กำหนดให้ พื้นที่หน้าตัดของแท่งสี่เหลี่ยม = 0.75 in2, แรงดึง (F) = 9,900 lbs ให้คำนวณหา st =? psi
หาค่าความเค้นโดยใช้สมการ (4.1) นำค่าที่โจทย์กำหนดมาแทนในสมการ
st =
=
\ค่าความเค้นดึงที่เกิดขึ้นในแท่งสี่เหลี่ยมตัน = 13,200 psi ตอบ
รูปแสดงการดึง และการอัด
4.1.7ความแข็งแกร่งต่อการอัด
หมายถึง ความสามารถของวัสดุที่สามารถทนทานต่อแรงอัด (Compress) หรือการบีบ (Squeezing) ทำให้เกิดความเค้นอัด (sc) จนวัสดุหดยุบตัวไปตามแนวแรง ดูที่รูป
รูปวัสดุอยู่ภายใต้การอัด
วิดีโอการทดสอบความเค้นอัด กับวัสดุคอนกรีตอัดแรง
ความเค้นอัด (sc) คือแรงอัดที่กระทำต่อพื้นที่หน้าตัด เป็นสมการรูปแบบเดียวกันกับสมการที่ (4.1) จึงไม่ได้เขียนเพิ่มขึ้นมา
ตัวอย่างที่ 4.3 (หน่วย SI) ฐานเกลียวรองเครื่องจักรกลตัวหนึ่ง มีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 120 มิลลิเมตร และรองรับน้ำหนักกดของเครื่องจักร 500 กิโลกรัม จงคำนวณหาความเค้นอัดที่เกิดขึ้นในฐานรองเครื่อง
รูปตัวอย่างฐานขารองเครื่องจักร
วิธีทำ โจทย์กำหนดให้ เส้นผ่านศูนย์กลางฐานรอง (f)= 120 mm , น้ำหนักกด (m) = 500 kg ให้หา sc =? N/mm2
ขั้นตอนที่ 1 หาพื้นที่หน้าตัดที่แรงกระทำที่ฐานรองเครื่องจักร
A =
=
= 11,309.733 mm2
ขั้นตอนที่ 2 หาน้ำหนักกดของเครื่องจักรจากกิโลกรัมให้เป็นหน่วยของนิวตัน
F = mg
= 500 kg ´ 9.81 m/s2
= 4,905 N
ขั้นตอนที่ 3 นำค่าที่คำนวณได้มาแทนค่า เพื่อหาความเค้นอัดโดยใช้สมการ (4.1)
sc =
=
\ค่าความเค้นอัดที่เกิดขึ้นในขาฐานเครื่อง = 0.433 N/mm2 ตอบ
เหล็กหล่อ และคอนกรีต มีความสามารถทนทานต่อความเค้นอัดได้สูงกว่าความเค้นดึงถึงประมาณ 4 เท่า ดูตารางที่ 4.1 เช่น เหล็กหล่อสีเทา (Gray cast iron) ทนต่อความเค้นดึง 35000 psi ทนต่อความเค้นอัดได้ถึง 110,000 psi
วัสดุ |
ค่าความแข็งแกร่งต่อการดึง (psi) |
ค่าความแข็งแกร่งต่อการอัด (psi) |
เหล็กล้า 1025 (1025 Steel) |
70,000 |
70,000 |
เหล็กกล้า 1095 |
110,000 |
110,000 |
เหล็กกล้า 52100 |
140,000 |
140,000 |
เหล็กหล่อสีเทา |
35,000 |
110,000 |
เหล็กดัด |
40,000 |
40,000 |
เหล็กกล้าไร้สนิม |
95,000 |
95,000 |
อลูมิเนียม |
40,000 |
40,000 |
ทองสัมฤทธิ์ |
60,000 |
60,000 |
สังกะสี |
20,000 |
20,000 |
ตารางที่ 4.1 เหล็กหล่อสามารถทนต่อความเค้นอัดมากกว่าความเค้นดึง
4.1.8 ความแข็งแกร่งต่อการเฉือน
หมายถึง วัสดุสามารถทนทานต่อแรงตัดเฉือน (Shear force) ที่ทำให้วัสดุมีโอกาสที่จะฉีกขาดไปตามแนวแรง ดูรูป ถ้าวัสดุหนึ่งสามารถทนทานต่อความเค้นดึง และอัดได้ดี แต่กับความเค้นเฉือนแล้วจะทนได้น้อยกว่า วัสดุบางชนิดอาจลดลงไปเกือบครึ่งของความเค้นดึง และอัดเลยก็ได้
รูปวัสดุอยู่ภายใต้ความเค้นเฉือน
รูปวัสดุถูกแรงเฉือน
ความเค้นเฉือน (t อ่านว่า ทาว) คือแรงเฉือนที่กระทำต่อพื้นที่หน้าตัด เป็นสมการรูปแบบเดียวกันกับสมการที่ (4.1) จึงไม่ได้เขียนเพิ่มขึ้นมา
วิดีโอแสดงการทดสอบแรงเฉือนที่หมุด
ตัวอย่างที่ 4.4 (หน่วยอังกฤษ) แท่งเหล็กแท่งหนึ่งที่ปลายด้านหนึ่งยึดกับพื้นดินแน่น ปลายอีกด้านเกิดแรงเฉือนวัดค่าแรงได้ 2,220 ปอนด์ พื้นที่หน้าตัดของแท่งเหล็กมีด้านกว้าง 0.45 นิ้ว และด้านยาว 0.75นิ้ว ให้หาความเค้นเฉือนที่เกิดขึ้นกับแท่งเหล็กนั้น
รูปตัวอย่างแรงเฉือน
วิธีทำ โจทย์กำหนดให้ แรงเฉือน (F) = 2,220 lbs, พื้นที่หน้าตัดของแท่งเหล็กกว้าง ´ยาว = 0.45 in ´ 0.75 in ให้หา t =? psi
ขั้นตอนที่ 1 หาพื้นที่หน้าตัดที่แรงกระทำ
A = กว้าง ´ยาว
= 0.45 in ´ 0.75 in
= 0.3375 in2
ขั้นตอนที่ 2 หาค่าความเค้นโดยใช้สมการ (4.1)
t =
=
\ค่าความเค้นเฉือนที่เกิดขึ้นในแท่งเหล็ก = 6,580 psi ตอบ
พื้นที่ต้านทานต่อแรงเฉือนจะไม่ตั้งฉากกับเส้นแรงกระทำ เหมือนกับกรณีแรงดึง และแรงอัด จะเห็นได้ว่าพื้นที่ที่ต้านทานจะขนานกับแรงกระทำเสมอ
ข้อคิดดี ๆ ที่นำมาฝาก
คนรู้ธรรมะ ชอบเอาชนะคนอื่น
คนปฏิบัติธรรม ชอบเอาชนะตนเอง
บทความนี้เกิดจากการเขียนและส่งขึ้นมาสู่ระบบแบบอัตโนมัติ สมาคมฯไม่รับผิดชอบต่อบทความหรือข้อความใดๆ ทั้งสิ้น เพราะไม่สามารถระบุได้ว่าเป็นความจริงหรือไม่ ผู้อ่านจึงควรใช้วิจารณญาณในการกลั่นกรอง และหากท่านพบเห็นข้อความใดที่ขัดต่อกฎหมายและศีลธรรม หรือทำให้เกิดความเสียหาย หรือละเมิดสิทธิใดๆ กรุณาแจ้งมาที่ ht.ro.apt@ecivres-bew เพื่อทีมงานจะได้ดำเนินการลบออกจากระบบในทันที
- ตอนที่ 1 : บทที่ 1 การนำทฤษฏีโลหะไปใช้งาน
- ตอนที่ 2 : 1.2 ประโยชน์ของโลหะวิทยาในภาคอุตสาหกรรม
- ตอนที่ 3 : 1.3 ผู้ที่เหมาะจะนำไปใช้ กับสิ่งที่พบในหนังสือเล่มนี้ (จบบทที่ 1)
- ตอนที่ 4 : บทที่ 2 พื้นฐานเคมีในโลหะวิทยา 2.1-2.3
- ตอนที่ 5 : 2.4 โมเลกุล ,เกรน และผลึก, สารประกอบ
- ตอนที่ 6 : 2.7 ของผสม, สารละลาย และชนิดของสารละลาย
- ตอนที่ 7 : สารละลายของแข็ง (จบบทที่ 2)
- ตอนที่ 8 : ภาค 2 คุณสมบัติของโลหะ / บทที่ 3 ความแข็ง
- ตอนที่ 9 : 9 3.4 หน่วยของความแข็ง, 3.5 วิธีการทดสอบความแข็ง, 3.6 กรรมวิธีทดสอบความแข็งแบบบริเนล
- ตอนที่ 10 : 10 3.6.1 ขั้นตอนการทดสอบความแข็งแบบบริเนล
- ตอนที่ 11 : 11 การทดสอบความแข็งแบบวิคเกอร์
- ตอนที่ 12 : 12 3.8 การทดสอบความแข็งแบบคนูบ
- ตอนที่ 13 : 13 3.9 วิธีการทดสอบความแข็งแบบร็อคเวล
- ตอนที่ 14 : 14. การแบ่งสเกลร็อคเวล
- ตอนที่ 15 : 15. 3.10 วิธีการทดสอบความแข็งแบบร็อคเวลอย่างคร่าว ๆ
- ตอนที่ 16 : 17 3.11 วิธีการทดสอบความแข็งแบบชอร์ เชโรสโคป และแบบโซโนเดอร์
- ตอนที่ 17 : 3.13 การทดสอบความแข็งแบบโมห์สเกล และตะไบ
- ตอนที่ 18 : 18 การเปรียบเทียบค่าความแข็ง (จบบทที่ 3)
- ตอนที่ 19 : บทที่ 4 คุณสมบัติโลหะ
- ตอนที่ 20 : 20 ความแข็งแกร่ง ,ความเค้น
- ตอนที่ 21 : 21 ความแข็งแกร่งต่อการดึง, การอัด, การเฉือน
- ตอนที่ 22 : 22 ความแข็งแกร่งต่อการบิด, การโค้งงอ
- ตอนที่ 23 : ความทนทานต่อการล้าตัว และการกระแทก
- ตอนที่ 24 : 24 คุณสมบัติที่สัมพันธ์กันระหว่างความเค้น /ความเครียด
- ตอนที่ 25 : 25 โมดูลัสความยืดหยุ่น
- ตอนที่ 26 : 26 ขอบเขตความยืดหยุ่น, การคืบคลาน และอัตราส่วนพอยส์สัน
- ตอนที่ 27 : 27 คุณสมบัติทางเคมี และคุณสมบัติทางไฟฟ้า
- ตอนที่ 28 : 28 คุณสมบัติทางแม่เหล็ก และทางความร้อน
- ตอนที่ 29 : 29 จุดหลอมเหลว, ความจุความร้อน และความร้อนจำเพาะ
- ตอนที่ 30 : 30 คุณสมบัติอื่น ๆ ของวัสดุ(จบบทที่ 4)
- ตอนที่ 31 : 31 บทที่ 5 เหล็กกล้า
- ตอนที่ 32 : 32 ธาตุต่าง ๆ ที่นำมาผสมในเหล็ก, ชนิดของเหล็กกล้า
- ตอนที่ 33 : 33 เหล็กกล้าคาร์บอน
- ตอนที่ 34 : 34 เหล็กกล้าผสม
- ตอนที่ 35 : 35 เหล็กกล้าโครงสร้าง, เหล็กกล้ามาราจิง, เหล็กกล้าเครื่องมือ
- ตอนที่ 36 : 36 เหล็กกล้าไร้สนิม, เหล็กกล้าสปริง,เหล็กกล้าผสมพิเศษ
- ตอนที่ 37 : 37 เหล็กหล่อ
- ตอนที่ 38 : 38 เหล็กหล่อสีขาว, เหล็กหล่อมัลลีเบิล, เหล็กหล่อเหนียว, เหล็กบริสุทธิ์ (จบบทที่ 5)
- ตอนที่ 39 : 39 บทที่ 6 การถลุงเหล็ก
- ตอนที่ 40 : 40 ชนิดของแร่เหล็ก, กระบวนการจัดการแร่เหล็ก
- ตอนที่ 41 : 41 เตาบลาสต์
- ตอนที่ 42 : 42 การผลิตเหล็กกล้าด้วย เตาออกซิเจนพื้นฐาน
- ตอนที่ 43 : 43 เตาอาร์คไฟฟ้า
- ตอนที่ 44 : 44 เตาโอเพนฮาร์ท
- ตอนที่ 45 : 45 การทำเหล็กอินก็อท
- ตอนที่ 46 : 46 โรงรีดเหล็ก
- ตอนที่ 47 : 47 การจัดวางลูกรีด
- ตอนที่ 48 : 48 รีดเหล็กเป็นแผ่นแบน แท่ง และท่อนกลม กับการผลิตต่อเนื่อง
- ตอนที่ 49 : 49 การผลิตเหล็กหล่อด้วยเตาคิวโพล่า
- ตอนที่ 50 : 50 เตาเหนี่ยวนำไฟฟ้า และการควบคุมมลภาวะ (จบบทที่ 6)
- ตอนที่ 51 : 51 บทที่ 7 โครงสร้างผลึก
- ตอนที่ 52 : 52 สเปซแลตทิซแบบบีซีซี, เอฟซีซี
- ตอนที่ 53 : 53 สเปซแลตทีซ ซีพีเฮช, บีซีที, โครงสร้างสเปซแลตทีซในเหล็ก
- ตอนที่ 54 : 54อุณหภูมิเปลี่ยนรูป, การเติบโตของผลึก
- ตอนที่ 55 : 55 ขนาดเกรนกับช่วงเวลาทำความเย็น (จบบทที่ 7)
- ตอนที่ 56 : 56 บทที่ 8 การพัง และการเสียรูปของโลหะ
- ตอนที่ 57 : 57 โลหะเหนียว พังแบบถูกเฉือน
- ตอนที่ 58 : 58 ผลของขนาดผลึก และการเพิ่มความแข็งในงาน (จบบทที่ 8)
- ตอนที่ 59 : 59 บทที่ 9 แผนผังเหล็กคาร์บอน
- ตอนที่ 60 : 60 เฟสไดอะแกรมของเหล็ก-คาร์บอน
- ตอนที่ 61 : 61 การใช้ และการอ่านเฟสไดอะแกรมเหล็กกล้า-คาร์บอน
- ตอนที่ 62 : 62 การเปลี่ยนแปลงไปสู่มาเทนไซต์ ,โครงสร้างเหล็กกล้าในบริเวณต่าง ๆ
- ตอนที่ 63 : 63 บริเวณเปลี่ยนรูป, อุณหภูมิเปลี่ยนแปลงกับคุณสมบัติทางกล, ปรับปรุงความแข็งให้ดีขึ้น (จบบทที่ 9)
- ตอนที่ 64 : 64 บทที่ 10 การวิเคราะห์โครงสร้างจุลภาค
- ตอนที่ 65 : 65 โครงสร้าง มาเทนไซต์, ออสเตนไนต์ และโครงสร้างผสม
- ตอนที่ 66 : 66 การเตรียมชิ้นงานก่อนส่องกล้องจุลทรรศน์ (จบบทที่ 10)
- ตอนที่ 67 : 67 บทที่ 11 การปรับสภาพทางความร้อน และการชุบแข็ง
- ตอนที่ 68 : 68 เทคนิคและ สารตัวกลางชุบแข็ง
- ตอนที่ 69 : 69 อุณหภูมิสารตัวกลาง, เทคนิคการชุบแข็ง (จบบทที่ 11)
- ตอนที่ 70 : 70 บทที่ 12 การอบอ่อน และการอบปกติ
- ตอนที่ 71 : 71 ตอบคำถามจากอีเมล์, ผลที่ได้จากการอบ, การอบอ่อนเต็ม
- ตอนที่ 72 : 72 การอบอ่อนหลังการขึ้นรูปเย็น, การเปลี่ยนเป็นคาร์ไบต์เม็ดกลม, การอบปกติ (จบบทที่ 12)
- ตอนที่ 73 : 73 บทที่ 13 ผังไดอะแกรมการเปลี่ยนแปลงแบบอุณหภูมิคงที่
- ตอนที่ 74 : 74 เส้นอุณหภูมิเวลา, การนำไปใช้ และอาณาบริเวนในแผนภาพไอที
- ตอนที่ 75 : 75 อาณาบริเวณต่าง ๆ ในแผนภาพไอที
- ตอนที่ 76 : 76 การใช้แผนภาพไอทีเพื่อระบุเหล็กกล้า
- ตอนที่ 77 : 77 แผนภาพไอทีทางอุตสาหกรรม, การเปรียบเทียบแผนภาพไอทีอุตสาหกรรม
- ตอนที่ 78 : 78 การคิดค่าความแข็งจากแผนภาพ, การพล็อตแผนภาพ
- ตอนที่ 79 : 79 ตอบคุณ Ekakrat Gmail, การเปรียบเทียบแผนภาพการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิคงที่
- ตอนที่ 80 : 81 ตัวอย่างเปรียบเทียบแผนภาพการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิคงที่ (จบบทที่ 13)
- ตอนที่ 81 : 80 บทที่ 14 การอบคืนตัว / ความจริงของการศึกษาไทย
- ตอนที่ 82 : 82 กลไกการอบคืนตัว, คำถามก่อนทำการอบคืนตัว
- ตอนที่ 83 : 83 ประเภทการอบคืนตัว
- ตอนที่ 84 : 84 ออสเทมเปอร์ริ่ง , การชุบแข็ง และการอบคืนตัวความร้อนคงที่ (จบบทที่ 14)
- ตอนที่ 85 : 85 บทที่ 15 การชุบผิวแข็ง
- ตอนที่ 86 : 86 การชุบผิวแข็งเครื่องมือ เครื่องกล และวิธีการพื้นฐาน
- ตอนที่ 87 : 87 กระบวนการชุบผิวแข็ง