Czy jest wzór na siłę zgniotu?

Pytanie

Pyta Ryszard

Czy jest wzór na siłę zgniotu? To jest siłę jakiej trzeba by użyć do zgniecenia jakiegoś obiektu; np. jakiej siły używa prasa hydrauliczna do zgniecenia samochodu. Jakie zmienne są tu potrzebne: gęstość i masa obiektu zgniatanego, współczynnik tarcia pomiędzy obiektem naciskającym i zgniatanym, z ilu stron oddziałuje prasa na dany obiekt, jakieś inne?

Odpowiedź

Odpowiada dr inż. Marta Wacławczyk

Siła, z jaką działać musi prasa hydrauliczna aby zniszczyć materiał, zależy od rodzaju materiału, jak również od sposobu przyłożenia siły (może to być np. ściskanie lub ścinanie). Wytrzymałość materiałów wyznacza się podczas badań laboratoryjnych przy użyciu maszyn wytrzymałościowych. Wyniki tych prób znależć można w ogólnie dostępnej literaturze fachowej (jak również na stronach internetowych). Jednak zamiast wartości siły w tabelach podawane są wartości naprężeń (naprężenie to siła przypadająca na jednostkę powierzchni przekroju). Zachowanie materiału podczas prób wytrzymałościowych opisuje krzywa zależności odkształceń od przyłożonych naprężeń. Przy zwiększaniu siły nacisku w pewnym momencie powstaną odkształcenia trwałe, tzn. próbka nie wróci do poprzedniego kształtu nawet jeśli przestanie na nią działać siła. Odpowiadająca temu wartość naprężenia nazywana jest granicą plastyczności. W przypadku materiałów kruchych przy dostatecznie dużej wartości naprężenia zaobserwujemy zniszczenie próbki. Wartość tego naprężenia jest nazywana wytrzymałością na ściskanie. Wartości granicy plastyczności i wytrzymałości na ściskanie danego materiału (np. stali) znaleźć można w tabelach. W przypadku obiektów zbudowanych z różnych materiałów (np. samochodu) poszukać można w tabelach, który z materiałów ma największą wartość wytrzymałości. Następnie, aby oszacować siłę potrzebną do zgniecenia, należałoby znalezioną w tabeli wartość granicy plastyczności lub wytrzymałości materiału na ściskanie pomnożyć przez pole powierzchni styku prasy ze zgniatanym obiektem. W praktyce lepiej skorzystać z wyników eksperymentów zgniatania różnych rodzajów złożonych obiektów (patrz np. tutaj).