Испытание на четырехточечный изгиб - Four-point flexural test

В испытание на четырехточечный изгиб предоставляет значения для модуль упругости при изгибе ${ displaystyle E_ {f}}$ , напряжение изгиба ${ displaystyle sigma _ {f}}$ , деформация изгиба ${ displaystyle varepsilon _ {f}}$ и реакция материала на деформацию при изгибе. Этот тест очень похож на испытание на изгиб при трехточечном изгибе. Основное различие состоит в том, что с добавлением четвертой опоры часть балки между двумя точками нагрузки подвергается максимальному напряжению, в отличие от материала, находящегося прямо под центральной опорой, в случае трехточечного изгиба.

Эта разница имеет первостепенное значение при обучении хрупкий материалы, где количество и серьезность дефектов, подверженных максимальному напряжению, напрямую связаны с предел прочности при изгибе и зарождение трещины. По сравнению с испытанием на изгиб при трехточечном изгибе, при испытании на изгиб при четырехточечном изгибе в области между двумя нагружающими штифтами отсутствуют силы сдвига.^[1] Поэтому испытание на четырехточечный изгиб особенно подходит для хрупких материалов, которые не могут очень хорошо выдерживать напряжения сдвига.

Это один из наиболее широко используемых аппаратов для характеристики усталость и жесткость на изгиб асфальтовых смесей.^[2]

Метод тестирования

В Метод испытания для проведения теста обычно используются указанные испытательный стенд на универсальная испытательная машина. Детали подготовки, кондиционирования и проведения теста влияют на результаты теста. Образец помещают на два опорных штифта на заданном расстоянии друг от друга, а два загрузочных штифта размещают на равном расстоянии вокруг центра. Эти две нагрузки снижают сверху с постоянной скоростью до разрушения образца.

Расчет напряжения изгиба ${ displaystyle sigma _ {f}}$

{ displaystyle sigma _ {f} = { frac {3} {4}} { frac {FL} {bd ^ {2}}}}

^[3] для испытания на четырехточечный изгиб, когда диапазон нагрузки составляет 1/2 пролета опоры (прямоугольное поперечное сечение)

{ displaystyle sigma _ {f} = { frac {FL} {bd ^ {2}}}}

^[4] для испытания на четырехточечный изгиб, когда пролет нагрузки составляет 1/3 пролета опоры (прямоугольное поперечное сечение)

{ displaystyle sigma _ {f} = { frac {3} {2}} { frac {FL} {bd ^ {2}}}}

^[5] для испытания на трехточечный изгиб (прямоугольное сечение)

в этих формулах используются следующие параметры:

${ displaystyle sigma _ {f}}$ = Напряжение во внешних волокнах в средней точке, (МПа )
${ displaystyle F}$ = нагрузка в данной точке кривой прогиба нагрузки, (N )
${ displaystyle L}$ = Пролет опоры, (мм)
${ displaystyle b}$ = Ширина испытательной балки, (мм)
${ displaystyle d}$ = Глубина или толщина тестируемой балки, (мм)

Преимущества и недостатки

Преимущества трех- и четырехточечных испытаний на изгиб при одноосном растяжении включают:

более простая геометрия образцов
минимальный образец механическая обработка необходимо
простой тестовый стенд
возможность использования готовых материалов^[6]

Недостатки включают:

более сложные интегральные распределения напряжений по образцу

Аппликация с разными материалами

Керамика

Керамика обычно очень хрупкая, и ее прочность на изгиб зависит как от присущих им свойств. стойкость а также размер и серьезность недостатков. Подвергание большого объема материала максимальному напряжению снизит измеренную прочность на изгиб, поскольку это увеличивает вероятность возникновения трещин, достигающих критическая длина при данной приложенной нагрузке. Значения прочности на изгиб, измеренные при четырехточечном изгибе, будут значительно ниже, чем при трехточечном изгибе.,^[7] По сравнению с испытание на трехточечный изгиб, этот метод больше подходит для оценки прочности образцов стыкового соединения. Преимущество испытания на четырехточечный изгиб состоит в том, что большая часть образца между двумя внутренними нагружающими штифтами подвергается постоянному изгибающему моменту, и поэтому позиционирование области соединения более воспроизводимо.^[8]

Композитные материалы

Пластмассы

Стандарты

ASTM C1161: Стандартный метод испытания прочности на изгиб современной керамики при температуре окружающей среды
ASTM D6272: Стандартный метод испытаний свойств изгиба неармированных и армированных пластиков и электроизоляционных материалов путем четырехточечного изгиба
ASTM C393: Стандартный метод испытания свойств сдвига сердцевины многослойных конструкций на изгиб балки
ASTM D7249: Стандартный метод испытаний облицовки многослойных конструкций на изгиб длинной балки
ASTM D7250: Стандартная практика для определения жесткости на изгиб и сдвиг многослойной балки

Смотрите также

внешняя ссылка

ASTM C1161: Стандартный метод испытания прочности на изгиб современной керамики при температуре окружающей среды.
ASTM D6272: Стандартный метод испытаний свойств изгиба неармированных и армированных пластмасс и электроизоляционных материалов путем четырехточечного изгиба
ASTM C393: Стандартный метод испытания свойств сдвига сердцевины многослойных конструкций на изгиб балки
ASTM D7249: Стандартный метод испытаний облицовки многослойных конструкций на изгиб длинной балки.
ASTM D7250: Стандартная практика для определения изгибной и сдвиговой жесткости многослойной балки

[1] tec-science (13.07.2018). «Испытание на изгиб на изгиб». наука. Получено 2019-11-09.

[pais1-2] Паис и Харви (редакторы) (2012). Четырехточечный изгиб. Группа Тейлор и Фрэнсис. ISBN 978-0-415-64331-3.CS1 maint: дополнительный текст: список авторов (связь)

[3] ASTM C1161

[4] ASTM D6272

[5] ASTM C1161

[davis1-6] Дэвис, Джозеф Р. (2004). Испытание на растяжение (2-е изд.). ASM International. ISBN 978-0-87170-806-9.

[7] ASTM C1161-13, раздел 4: http://www.astm.org/Standards/C1161.htm

[8] Хасанабади М. Факури; Faghihi-Sani, M.A .; Kokabi, A.H .; Groß-Barsnick, S.M .; Мальцбендер, Дж. (Сентябрь 2018 г.). «Прочность на изгиб при комнатной температуре и при высоких температурах твердого оксидного топлива / герметизирующего материала электролизера». Керамика Интернэшнл. 45: 733–739. Дои:10.1016 / j.ceramint.2018.09.236. ISSN 0272-8842.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]