Испытание на трехточечный изгиб - Three-point flexural test

Машины 1940-х годов для испытаний на изгиб, работающие на образце бетона

Испытательный стенд на универсальной испытательной машине для испытания на трехточечный изгиб

В испытание на изгиб при трехточечном изгибе предоставляет значения для модуль упругости при изгибе ${displaystyle E_ {f}}$, напряжение изгиба ${displaystyle sigma _ {f}}$, деформация изгиба ${displaystyle epsilon _ {f}}$ и реакция материала на деформацию при изгибе. Это испытание выполняется на универсальной испытательной машине (машине для испытания на растяжение или тестере на растяжение) с приспособлением для трехточечного или четырехточечного изгиба. Основным преимуществом испытания на трехточечный изгиб является легкость подготовки и испытания образца. Однако этот метод имеет и некоторые недостатки: результаты метода испытаний чувствительны к геометрии образца и нагружения, а также скорости деформации.

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.

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

${displaystyle sigma _ {f} = {frac {3FL} {2bd ^ {2}}}}$ для прямоугольного сечения

${displaystyle sigma _ {f} = {frac {FL} {pi R ^ {3}}}}$ для круглого сечения^[1]

Расчет деформации изгиба ${displaystyle epsilon _ {f}}$

${displaystyle epsilon _ {f} = {гидроразрыв {6Dd} {L ^ {2}}}}$

Расчет модуль упругости при изгибе ${displaystyle E_ {f}}$^[2]

${displaystyle E_ {f} = {frac {L ^ {3} m} {4bd ^ {3}}}}$

в этих формулах используются следующие параметры:

• ${displaystyle sigma _ {f}}$ = Напряжение во внешних волокнах в средней точке, (МПа )
• ${displaystyle epsilon _ {f}}$ = Деформация на внешней поверхности, (мм / мм)
• ${displaystyle E_ {f}}$ = Модуль упругости при изгибе, (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)
• ${displaystyle D}$ = максимальный прогиб центра балки, (мм)
• ${displaystyle m}$ = Градиент (т.е. наклон) начального прямолинейного участка кривой прогиба нагрузки, (Н / мм)

• ${displaystyle R}$ = Радиус балки, (мм)

Испытание на вязкость разрушения

Односторонний выемка - образец изгиба (также называемый образцом трехточечного изгиба) для испытания на вязкость разрушения.

В вязкость разрушения Образца также можно определить с помощью испытания на трехточечный изгиб. В коэффициент интенсивности напряжений на вершине трещины единственного края выемка изгибаемый образец^[3]

${displaystyle {egin {align} K_ {m {I}} & = {frac {4P} {B}} {sqrt {frac {pi} {W}}} left [1.6left ({frac {a} {W} } ight) ^ {1/2} -2,6 слева ({frac {a} {W}} ight) ^ {3/2} + 12,3 слева ({frac {a} {W}} ight) ^ {5/2 } ight. & qquad left.-21.2left ({frac {a} {W}} ight) ^ {7/2} + 21.8left ({frac {a} {W}} ight) ^ {9/2} ight ] конец {выровнен}}}$

куда ${displaystyle P}$ приложенная нагрузка, ${displaystyle B}$ - толщина образца, ${displaystyle a}$ - длина трещины, а${displaystyle W}$ ширина образца. При испытании на трехточечный изгиб на конце наконечника образуется усталостная трещина. выемка циклической загрузкой. Измеряется длина трещины. Затем образец загружается монотонно. График зависимости нагрузки от смещения раскрытия трещины используется для определения нагрузки, при которой трещина начинает расти. Эта нагрузка подставляется в приведенную выше формулу для определения вязкости разрушения. ${displaystyle K_ {Ic}}$.

Стандарт ASTM D5045-14 ^[4] и E1290-08 ^[5] Стандарты предполагают связь

${displaystyle K_ {m {I}} = {cfrac {6P} {BW}}, a ^ {1/2}, Y}$

куда

${displaystyle Y = {cfrac {1,99-a / W, (1-a / W) (2,15–3,93a / W + 2,7 (a / W) ^ {2})} {(1 + 2a / W) (1 -a / W) ^ {3/2}}} ,.}$

Прогнозируемые значения ${displaystyle K_ {m {I}}}$ практически идентичны для уравнений ASTM и Бауэра для длин трещин менее 0,6${displaystyle W}$.

Стандарты

• ISO 12135: Металлические материалы. Единый метод определения квазистатической вязкости разрушения.
• ISO 12737: Металлические материалы. Определение вязкости разрушения при плоской деформации.
• ISO 178: Пластмассы - Определение свойств изгиба.
• ASTM D790: Стандартные методы испытаний свойств на изгиб неармированных и армированных пластиков и электроизоляционных материалов.
• ASTM E1290: Стандартный метод испытаний для измерения вязкости разрушения смещения кончика трещины (CTOD).
• ASTM D7264: Стандартный метод испытаний свойств изгиба композитных материалов с полимерной матрицей.
• ASTM D5045: Стандартные методы испытаний для определения вязкости разрушения при плоской деформации и скорости выделения энергии деформации пластических материалов.

Смотрите также

• Гибка
• Теория пучка Эйлера – Бернулли
• Предел прочности при изгибе
• Испытание на четырехточечный изгиб
• Список секундных моментов площади
• Второй момент площади - Математическая конструкция в инженерии

Рекомендации