Puristusvoiman

Puristusvoima on voima, joka puristaa kappaleen yhteen aksiaalisesti. Se suuntautuu kuormituksen akseliin ja voi aiheuttaa kappaleen lyhenemistä sekä poikkileikkauksen muodonmuutoksia. Puristusvoimaa tarkastellaan sekä rakenteiden normaalikuormituksessa että laboratorioissa tehtävissä materiaaleiden puristustesteissä.

Yksiköt ja peruskäsite: Puristusvoima mitataan SI-yksiköissä newtoneina (N); suurempia kuormia ilmaistaan kiloneoneina (kN). Mikäli tarkastellaan materiaalin vastustuskykyä puristusta vastaan, käytetään puristusjännitystä σ = F / A, jossa F on voima ja A poikkileikkauspinta-ala (m^2). Jännityksen yksiköt ovat pascal (Pa) ja sen suuremmat yksiköt MPa.

Mittaus ja testaus: Puristusvoimaa mitataan kuormituslaitteilla ja voimanmittausantureilla. Materiaalien puristuslujuutta ilmoitetaan usein maksimaalina puristusjännityksenä ennen muodonmuutosta tai rikkoutumista. Testit suoritetaan esimerkiksi näytteille, kuten palkkien tai betonin puristuskokeissa.

Käyttökohteet ja ilmiöt: Puristusvoima on keskeinen tekijä rakennusmateriaaleissa kuten betoni, teräs ja puu sekä biomekaniikassa. Puristusvoima eroaa puristuslujuudesta: voima on todellinen kuorma, kun taas lujuus on materiaalin vastustuskykyä puristusta vastaan. Yleinen ilmiö pylvissä on buckling; kriittisen kuorman arvioksi käytetään usein Eulerin buckling -kaavaa P_cr = π^2 E I / (K L)^2.

Puristusvoiman huomioiminen on tärkeää rakennesuunnittelussa, materiaalitutkimuksessa ja biolääketieteellisissä sovelluksissa, joissa kuormat voivat olla staattisia tai dynaamisia.