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一文了解材料弯曲性能测试内容、类型及适用范围

   日期:2024-03-18     来源:碳纤维及其复合材料技术    浏览:124    评论:0    
核心提示:弯曲性能是一种测量承受简单梁荷载的材料性能的方法,有时它也被称为材料横梁试验。测试室,通过将试样作为一根简支梁支撑在两个

弯曲性能是一种测量承受简单梁荷载的材料性能的方法,有时它也被称为材料横梁试验。测试室,通过将试样作为一根简支梁支撑在两个刀刃上,并在其中点施加荷载。


通过计算载荷增量下的最大纤维应力和最大应变,测试结果绘制在应力-应变图中,失效破坏时的最大纤维应力即为弯曲强度。对于不开裂的材料,结果中则会显示弯曲屈服强度。


材料弯曲性能常见测试标准包括ASTM D-790(塑料)和ASTM C-674(烧制白瓷)、ASTM D-797(弹性体)、ASTM A-438(铸铁)和ASTM D-86(玻璃)。


为什么要进行弯曲测试?


弯曲试验在试样的凸侧产生拉伸应力,在凹侧产生压缩应力。这会沿中线产生剪切应力区域。为了确保主要失效来自拉伸或压缩应力,必须将剪切应力降至最低。


这是通过控制跨度和深度的比率来实现的,即:外跨度的长度除以试样的高度(深度)。对于大多数材料,S/d=16是可以接受的。一些材料需要S/d=32至64以保持足够低的剪切应力。


弯曲试验类型


弯曲测试通常在相对柔性的材料上进行,如聚合物、木材和复合材料。常见的测试主要有三种类型:两点弯曲、三点弯曲和四点弯曲。


两点弯曲测试主要适用于测试纸张、纸板和薄膜,并用于确定纸张、纸板和纸板的弯曲刚度(使用梁法)和抗弯强度。


在三点弯曲试验中,均匀应力区域非常小,集中在中心加载点下方;在四点弯曲试验中,内跨荷载点之间存在均匀应力区域(通常为外跨长度的一半)。


三点弯曲测试是聚合物最常见的测试方法。试样挠度通常通过十字头位置测量,主要的测试结果包括弯曲强度和弯曲模量。


木材和复合材料通常采用四点弯曲试验。四点测试需要一个挠度计来精确测量支撑跨度中心处的试样挠度。测试结果与三点弯曲相同,包括弯曲强度和弯曲模量。


对于一些脆性材料如陶瓷或混凝土等进行三点弯曲试验时,通常称为断裂模量(MOR)。该测试仅提供挠曲强度数据,而不提供刚度(模量)。


四点弯曲测试也可用于脆性材料。对于脆性材料,支架和加载砧的对齐至关重要。这些材料的测试夹具通常具有自对准砧座。


 
 
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