Comprendre la résistance à la compression

La résistance à la compression est un niveau contraint de contrainte de compression qui provoque une rupture ductile (rendement théorique infini) ou une rupture fragile dans un matériau (rupture résultant de la propagation de fissures ou glissement le long d'un plan faible). Sur les matériaux, les pièces et les structures, la résistance à la compression est mesurée. La quantité de contrainte de compression uniaxiale atteinte lorsqu'un matériau échoue totalement est, par définition, sa résistance à la compression ultime.

Les procédures d'essai et les conditions de mesure particulières ont un impact sur les mesures de résistance à la compression. En règle générale, les résistances à la compression sont fournies conformément à une norme technique particulière.

Contrairement aux matériaux à forte résistance à la traction, le béton et la céramique ont souvent des résistances à la compression nettement plus élevées. Les résistances à la traction sont souvent plus élevées que les résistances à la compression dans les matériaux composites comme le composite à matrice époxy en fibre de verre.

Dans cet article, vous obtiendrez des réponses aux questions suivantes :

• Qu'est-ce que la résistance à la compression ?
• Quelle est la formule de la résistance à la compression ?
• Quel matériau a la résistance à la compression la plus élevée ou la plus faible ?
• Quels matériaux nécessitent une résistance à la compression élevée ou faible ?
• Contrainte technique vs contrainte réelle

Qu'est-ce que la résistance à la compression ?

La capacité d'un matériau ou d'une structure à supporter des charges qui ont tendance à réduire la taille est connue sous le nom de résistance à la compression ou résistance à la compression en mécanique. En d'autres termes, la résistance à la traction résiste à la tension, tandis que la résistance à la compression résiste à la compression. La résistance à la traction, la résistance à la compression et la résistance au cisaillement peuvent toutes être examinées séparément lors de l'étude de la résistance d'un matériau.

La capacité d'un matériau ou d'un élément structurel à supporter des charges qui, lorsqu'elles sont appliquées, les fait rétrécir est appelée leur résistance à la compression. Une éprouvette est soumise à une force en haut et en bas jusqu'à ce qu'elle se brise ou se déforme. La fracturation se produit lorsque des matériaux comme la roche et le béton sont testés pour leur résistance à la compression, car cette méthode est fréquemment utilisée pour analyser ces matériaux.

Des tests de résistance à la compression peuvent être effectués sur des matériaux comme l'acier, et la déformation est fréquemment observée avec des matériaux ductiles. Un matériau ductile s'adaptera initialement à la charge appliquée en modifiant l'organisation interne de sa structure, un processus connu sous le nom d'écoulement plastique.

L'écoulement plastique cesse lorsque la déformation est concentrée en un seul endroit, et le matériau se brise. La résistance à la traction est généralement l'indication choisie pour mesurer et comparer les métaux ductiles. Cela est dû au fait que la contrainte de traction, mieux adaptée aux phénomènes d'écoulement plastique, mesure les forces nécessaires pour arracher un matériau.

Quelle est la formule de la résistance à la compression ?

La formule pour calculer la résistance à la compression est F =P/A, où :

• F=La résistance à la compression (MPa)
• P=Charge maximale (ou charge jusqu'à rupture) sur le matériau (N)
• A=Une coupe transversale de la surface du matériau résistant à la charge (mm2)

Quel matériau a la résistance à la compression la plus élevée ou la plus faible ?

Les matériaux comme la roche ont souvent des résistances à la compression plus élevées de 140 MPa dans la catégorie des matériaux fragiles. Le grès et d'autres variétés plus tendres ont souvent des résistances à la compression de 60 MPa ou moins. Pour la majorité des applications structurelles, les matériaux ductiles comme l'acier doux ont une résistance à la compression d'environ 250 MPa.

Contrairement aux matériaux à forte résistance à la traction, le béton et la céramique ont souvent des résistances à la compression nettement plus élevées. Les résistances à la traction sont souvent plus élevées que les résistances à la compression dans les matériaux composites comme le composite à matrice époxy en fibre de verre.

En règle générale, des matériaux résistants à la tension sont utilisés pour renforcer le béton. La résistance à la compression est fréquemment utilisée pour l'assurance qualité du béton et les exigences de spécification. Les exigences objectives de traction (flexion) sont connues des ingénieurs, et ils expriment ces besoins en termes de résistance à la compression.

Pour le béton résidentiel, les besoins en résistance à la compression peuvent varier de 2 500 psi à 4 000 psi et plus pour les constructions commerciales. Pour certaines applications, des résistances supérieures jusqu'à 10 000 psi et plus sont requises.

La résistance à la compression est généralement beaucoup plus grande que la résistance à la traction pour les matériaux fragiles et ductiles. Les composites renforcés de fibres, comme la fibre de verre, qui sont robustes en tension mais facilement écrasés, font exception à cette règle. Mais comme le béton, un composite renforcé de particules, est beaucoup plus résistant à la compression qu'à la traction, il doit être renforcé avec des tiges d'acier s'il doit être soumis à des contraintes de traction.

Quels matériaux nécessitent une résistance à la compression élevée ou faible ?

En termes de béton, le béton à ultra-haute résistance peut être utilisé pour construire des bâtiments tels que des ponts routiers qui doivent pouvoir supporter des charges et des contraintes énormes, tandis que le béton peut avoir une résistance à la compression inférieure de 30 MPa pour un usage domestique standard.

Regardez la vidéo ci-dessous pour en savoir plus sur la résistance à la compression :

Contrainte d'ingénierie vs contrainte réelle

Les professionnels utilisent principalement le stress technique dans la pratique de la conception technique. Le vrai stress diffère du stress d'ingénierie dans la réalité. Par conséquent, l'utilisation des formules ci-dessus pour calculer la résistance à la compression du matériau ne produira pas une réponse précise. Cela est dû au fait que la section transversale A0 varie et dépend quelque peu de la charge A =. (F).

Par conséquent, l'écart de valeur peut être résumé comme suit :

Le spécimen deviendra plus court lors de la compression. Le matériau a tendance à s'étirer latéralement, ce qui élargit la section transversale.

L'éprouvette est serrée sur les bords lors d'un essai de compression. De ce fait, une force de frottement se développe qui s'opposera à la propagation latérale. Cela implique qu'un effort est nécessaire pour contrecarrer cette force de frottement, ce qui augmente la quantité d'énergie utilisée dans le processus. En conséquence, la mesure du stress de l'expérience est quelque peu erronée.

Pour toute la section transversale de l'éprouvette, la force de frottement n'est pas constante. Un minimum se trouve au centre, loin des pinces, tandis qu'un maximum se trouve vers les marges où se trouvent les pinces. En conséquence, le spécimen prend une forme de tonneau, un phénomène connu sous le nom de barillet.

En résumé

La capacité d'un matériau ou d'un élément structurel à supporter des charges qui, lorsqu'elles sont appliquées, les fait rétrécir est appelée leur résistance à la compression. Une éprouvette est soumise à une force en haut et en bas jusqu'à ce qu'elle se brise ou se déforme. C'est tout pour cet article, où les questions suivantes sont abordées :

• Qu'est-ce que la résistance à la compression ?
• Quelle est la formule de la résistance à la compression ?
• Quel matériau a la résistance à la compression la plus élevée ou la plus faible ?
• Quels matériaux nécessitent une résistance à la compression élevée ou faible ?
• Contrainte technique vs contrainte réelle

J'espère que vous apprendrez beaucoup de la lecture, si c'est le cas, merci de partager avec les autres. Merci d'avoir lu, à bientôt !