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摘 要

本文將介紹材料彎曲試驗的測試內(nèi)容，并且簡單對比介紹了聚合物、復(fù)合材料彎曲性能測試時的三點彎曲和四點彎曲差異。

彎曲性能是一種測量承受簡單梁荷載的材料性能的方法，有時它也被稱為材料橫梁試驗。測試室，通過將試樣作為一根簡支梁支撐在兩個刀刃上，并在其中點施加荷載。

通過計算載荷增量下的最大纖維應(yīng)力和最大應(yīng)變，測試結(jié)果繪制在應(yīng)力-應(yīng)變圖中，失效破壞時的最大纖維應(yīng)力即為彎曲強(qiáng)度。對于不開裂的材料，結(jié)果中則會顯示彎曲屈服強(qiáng)度。

材料彎曲性能常見測試標(biāo)準(zhǔn)包括ASTM D-790（塑料）和ASTM C-674（燒制白瓷）、ASTM D-797（彈性體）、ASTM A-438（鑄鐵）和ASTM D-86（玻璃）。

為什么要進(jìn)行彎曲測試？

彎曲試驗在試樣的凸側(cè)產(chǎn)生拉伸應(yīng)力，在凹側(cè)產(chǎn)生壓縮應(yīng)力。這會沿中線產(chǎn)生剪切應(yīng)力區(qū)域。為了確保主要失效來自拉伸或壓縮應(yīng)力，必須將剪切應(yīng)力降至最低。

這是通過控制跨度和深度的比率來實現(xiàn)的，即：外跨度的長度除以試樣的高度（深度）。對于大多數(shù)材料，S/d=16是可以接受的。一些材料需要S/d=32至64以保持足夠低的剪切應(yīng)力。

彎曲試驗類型

彎曲測試通常在相對柔性的材料上進(jìn)行，如聚合物、木材和復(fù)合材料。常見的測試主要有三種類型：兩點彎曲、三點彎曲和四點彎曲。

兩點彎曲測試主要適用于測試紙張、紙板和薄膜，并用于確定紙張、紙板和紙板的彎曲剛度（使用梁法）和抗彎強(qiáng)度。

在三點彎曲試驗中，均勻應(yīng)力區(qū)域非常小，集中在中心加載點下方；在四點彎曲試驗中，內(nèi)跨荷載點之間存在均勻應(yīng)力區(qū)域（通常為外跨長度的一半）。

三點彎曲測試是聚合物最常見的測試方法。試樣撓度通常通過十字頭位置測量，主要的測試結(jié)果包括彎曲強(qiáng)度和彎曲模量。

木材和復(fù)合材料通常采用四點彎曲試驗。四點測試需要一個撓度計來精確測量支撐跨度中心處的試樣撓度。測試結(jié)果與三點彎曲相同，包括彎曲強(qiáng)度和彎曲模量。

對于一些脆性材料如陶瓷或混凝土等進(jìn)行三點彎曲試驗時，通常稱為斷裂模量（MOR）。該測試僅提供撓曲強(qiáng)度數(shù)據(jù)，而不提供剛度（模量）。

四點彎曲測試也可用于脆性材料。對于脆性材料，支架和加載砧的對齊至關(guān)重要。這些材料的測試夾具通常具有自對準(zhǔn)砧座。