Post on 31-Mar-2020
1
บทที ่7 การทดสอบแรงอดั Compression Test
1302 423
Industrial Materials Testing
Dr. Sukangkana Lee
2
3
4
ทิศทางของแรงอดัจะตรงข้ามกบัการทดสอบโดยการดึง
วตัถปุระสงคห์ลกัของการทดสอบ
1. ทดสอบความต้านทานต่อแรงกดอดัของวสัด ุ
2. ศึกษาลกัษณะการเสียรปู หรือแตกหกัของช้ินงาน
5
ลกัษณะของการทดสอบแรงอดั 1. การทดสอบโดยการอดั นิยมใช้ทดสอบวสัดท่ีุมี
คณุสมบติัเปราะ เช่น เหลก็หล่อ หรอืคอนกรีต เพราะจะให้ผลการทดสอบถกูต้องแน่นอนกว่าการทดสอบกบัโลหะเหนียว
2. การทดสอบเร่ิมจากเพ่ิมแรงอดัอย่างช้าๆ และสม า่เสมอ จนกระทัง่ช้ินงานเสียรปู และแตก
3. รปูรา่งของช้ินงานจะเป็น ทรงกระบอก หรอืลกูบาศก ์
6
4. การเสียรปูอาจจะมีลกัษณะพองออก เหมือน รปูถงั (Barrel) ซ่ึงจะไม่เกิดคอคอดเหมือนกบัการทดสอบ โดยการดึง
F
F
7
ข้อควรระวงัในการทดสอบ 1. ส่วนปลายช้ินทดสอบ จะต้องตกแต่งหรือเตรียมให้
พืน้ผิวราบและตัง้ฉากกบัแกนช้ินทดสอบ เพราะจะท าให้แรงอดัสามารถกระท าได้ตามแนวแกนช้ินทดสอบ
ช้ินงานเอียงเน่ืองจากแรงอดัไม่กระท าตามแนวแกนและมี
แรงเสียดทาน
8
2. ขณะทดสอบมกัจะเกิด การโก่งงอได้ ซ่ึงเรียกว่า Buckling หรือเกิดการดดัเน่ืองจาก มีความเค้นดดั (Bending stress) เน่ืองจากช้ินทดสอบมีความสงูเกินไป เม่ือเทียบกบัพืน้ท่ีหน้าตดั
ช้ินงานโก่งงอเน่ืองจากช้ินทดสอบอาจสงู
เกินไป
9
10
3. เน่ืองจากการขยายตวัออกทางด้านข้างของช้ินทดสอบ ส่งผลให้ เกิดความเสียดทานบริเวณผิวสมัผสัระหว่างแท่นรองรบั (Bearing block) กบัปลายช้ินทดสอบ
จะเป็นผลท าให้เกิดระบบความเค้นท่ีซบัซ้อน ซ่ึงก่อให้เกิดความยุ่งยากมากในการค านวณหาความเค้นท่ีถกูต้อง
11
4. ความสมัพนัธร์ะหว่างส่วนสงูและพืน้ท่ีหน้าตดัของช้ินทดสอบ จะต้องมีอตัราส่วนตามมาตรฐานและเหมาะสมกบัเครื่องทดสอบ
ในทางปฎิบติันิยมเลือกใช้ช้ินทดสอบท่ีมีขนาด
ความสงู (h) ประมาณ สองเท่า ของเส้นผา่นศนูยก์ลาง (d) ( h2d )
12
พฤติกรรมของวสัดภุายใต้แรงอดั
1. วสัดเุปราะ เช่น เหลก็หล่อ และ คอนกรีต เม่ือได้รบัแรงอดัสงูเกินกว่าความสามารถท่ีจะรบัไว้ได้ กจ็ะเกิดการแตกทนัที โดยไม่เกิดการเปล่ียนแปลงขนาดรปูร่าง
13
14
15
รอยแตกของโลหะเปราะภายใต้แรงอดั จะมีรอยแตกท ามมุประมาณ 45 องศา กบัแนวแรง แสดงว่าแตกหกัด้วย แรงเฉือน (Shear)
ทัง้น้ีเพราะว่าวสัดเุปราะ มีค่า ความแขง็แรงเฉือนสงูสดุต า่กว่า ความแขง็แรงอดัสงูสดุ และความแขง็แรงดึงสงูสดุ
45°
16
2. โลหะเหนียว เช่นเหลก็กล้า และ อลมิูเนียม เม่ือได้รบัแรงอดัสงูเกินกว่าความแขง็แรงท่ีจดุคราก กจ็ะเกิดการเปล่ียนแปลงรปูร่าง โดยมีขนาดเส้นผา่นศนูยก์ลางขยายโตขึน้ พองออกเหมือนถงั (Barrel shape) ซ่ึงท าให้มีพืน้ท่ีรองรบัแรงอดัได้เพ่ิมขึน้
17
จากมาตรฐาน ASTME9 ได้ก าหนดสดัส่วนของช้ินงานท่ีเหมาะสมไว้ดงัน้ี
1. Short specimen h=0.9d เหมาะส าหรบั Bearing metal
2. Medium specimen h=3d เหมาะส าหรบัการทดสอบทัว่ไป
3. Long specimen h=8d เหมาะส าหรบัการหาค่า Modulus of elasticity
d h
Z
X Y
18
Co
mp
res
siv
e s
tren
gth
Percent of compression
60 50 40 30 20 10 0
500
1000
1500
Zn
Steel Cast iron
โลหะส่วนใหญ่จะมีค่าความต้านทานแรงอดัสงูสดุ (Ultimate compressive strength) มากกว่า ความต้านทานแรงดึงสงูสดุ (Ultimate tensile strength)
Mechanical properties
19
o
fo
zh
hh
Vertical strain
0
0
A
AA f
x
Horizontal strain
Δh
hO
dO
df hf
20
A
FC
maxx
z
z
FE
max
Compression strength Poission ratio
Young’s Modulus (Elastic limit)
21
วธีิการทดสอบ
แท่นกดล่าง
แท่นกดบน
specimen
r Spherical seat
Spherical Bearing
block
Bearing block
22
Spherical seat
Spherical Bearing
block
Bearing block
23
1. Spherical seat จะช่วยกระจายแรงอดัให้สม า่เสมอทัว่ทัว้พืน้ท่ีหน้าตดั
2. การอดัต้องอดัตามแนวแกน และจากเพ่ิมแรงอดัอย่างช้าๆ และสม า่เสมอ
3. ส้ินสดุการทดสอบเม่ือ • วสัดเุปราะ อดัจนช้ินทดสอบแตก • วสัดเุหนียว อดัจนช้ินทดสอบมีความสงูเหลือเพียง
หน่ึงในสาม ของความสงูเดิม
4. บนัทึกค่าแรงอดัสงูสดุ