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