弯曲测试设备指南

虽然很容易想象为什么弯曲测试需要在塑料(ASTM D790)和混凝土(ASTM C1609)等刚性材料上进行，但实际上弯曲测试应用在各种行业中都很常见。亚博用户登录配有弯曲夹具的万能试验机用于计算弯曲模量、弯曲强度、屈服点，以及更多。本文将讨论通用测试标准所需的设备以及不太常见的测试应用所需的设备。

定义

抗弯强度是试样屈服前所能承受的最大弯曲应力。

弯曲偏置屈服强度，它可能与弯曲强度值不同，是应力-应变曲线从曲线的初始直线部分的切线偏离给定应变(偏移量)时的应力。

弯曲应变是在跨中，最大应变发生的地方，在测试试样外表面的一个元素的长度的名义分数变化。

设备

的两种常见类型折弯设备是三分而且四点弯曲装置。

三点弯曲夹具:弯曲强度测试的配置，其中一个试样被加载在两个支撑轴承之间的位置

四点弯头夹具:弯曲强度测试的配置，其中试件对称加载在位于总跨度的四分之一的两个位置，远离外部两个支撑轴承

注:根据行业的不同，术语可能会因“三点加载”和“四点加载”的使用而有所不同。

弯曲试验-无增强和增强塑料和电气绝缘材料

ASTM D790用于测量非增强和增强塑料的弯曲强度和弯曲模量，包括高模量复合材料和电绝缘材料。该标准包括用于此类测试的推荐弯曲夹具的详细规格，如下所示:

• 矩形试件由支座中间的加载头加载(三点加载)。
• 根据ASTM D790，推荐的支架跨度与深度比为16比1。对于层压热固性材料和用于电气绝缘的材料，可能需要大于16:1的比例。
• 推荐的加载头和支撑是圆柱滚子。
• 加载机头和支架的默认半径为5.0±0.1 mm(0.197±0.004英寸)。
• 如果不使用默认半径，最小推荐半径为3.2毫米(1⁄8英寸)。对于深度大于或等于3.2 mm的试件，支承半径可达试件深度的1.6倍。
• 加载机头的最大半径不大于试样深度的4倍。
• 试样应足够长，以允许至少10%的支撑跨度(至少6.4毫米(1 / 4英寸)在每一端的悬垂)。

弯曲试验-纤维增强混凝土梁

ASTM C1609用于测量纤维增强混凝土梁的抗弯性能。ASTM C1609的目的不仅是确定混凝土的峰值强度，而且还可以找到第一个裂缝出现后纤维的剩余强度。由于这个原因，测试扩展到初始峰值之后。该标准还规定，测试必须在伺服控制下以非常慢的净挠度速率进行。净挠度是放置在试样两侧的两个位移传感器的平均值。

• 根据ASTM C1609推荐的样品尺寸为:
  • 150 × 150 × 500毫米(6 × 6 × 20英寸)
  • 100 × 100 × 350毫米(4 × 4 × 14英寸)
• 两个加载头在梁的顶部施加载荷。
• 对于150 × 150 × 500毫米(6 × 6 × 20英寸)的梁，加载鼻之间的间距为150毫米(6英寸)。
• 对于100 × 100 × 350mm (4 × 4 × 14英寸)的梁，加载鼻子之间的间距为300毫米(12英寸)。
• 第三点加载夹具具有梁下的两个支撑。
• 两个支撑点之间的距离或跨度长度应是试件深度的3倍或300mm(12英寸)，以较大者为准。
• 装载机头和下支撑滚轮应该能够在它们的轴上旋转。
• 一个净挠度柔性夹具围绕梁和夹到梁在其中立轴直接超过的支持。

两个位移传感器，在梁的两边各一个，安装在跨中测量梁的挠度。每个传感器的输出被平均在一起，以提供净挠度测量，确保准确测量跨中挠度，并最大限度地减少由于混凝土试样扭曲或支架中的座位造成的误差。

EN 14651弯曲试验-金属纤维混凝土

欧洲标准EN 14651是测量金属纤维混凝土弯曲拉伸强度的试验方法。它类似于ASTM C1609。主要的区别是:

• 试样尺寸为150 × 150 × 550毫米(6 × 6 × 22英寸)。
• 一个加载头在梁的顶部施加载荷。
• 两个下支撑点之间的距离，跨度为500mm (20 in)。
• 装载机头和支撑滚轮应由钢制成，并应具有直径30毫米(1.2英寸)的圆形截面。滚轮长度应至少比试样宽度长10毫米(0.4英寸)。
• 装载机头和其中一个支撑滚轮应为铰接滚轮，绕其轴自由旋转。
• EN 14651要求一个换能器。

剪切试验-聚合物基复合材料

ASTM D2344用于测定高模量纤维增强复合材料的短梁强度。短梁强度是指试件破坏时在试件中部产生的剪应力。使用标准中描述的特定弯曲夹具，梁试件在三点弯曲中加载。

• 一个加载头在梁的顶部施加载荷。指定直径为6mm(0.25英寸)。
• 带有两个移动滑道的特殊支撑板系统在梁下有两个支撑。支架直径为3mm (0.125 in)。
• 两个下支撑点之间的距离，即跨度长度，等于12毫米(0.5英寸)。

装载机头和支撑滚轮应具有圆形截面。

弯曲试验-陶瓷

ASTM C1161用于确定先进陶瓷材料的弯曲强度，使用四点或三点弯曲夹具。请记住，三点弯曲强度测量将高于四点弯曲强度。使用四点弯曲是首选的，并推荐用于大多数表征目的。

• 该标准列出了三种不同的配置选项，如下表所示:

配置	支持跨	加载跨	辊直径
一个	20毫米(0.8英寸)	10毫米(0.4英寸)	2至2.5毫米(0.08至0.1英寸)
B	40mm(1.6英寸)	20毫米(0.8英寸)	4.5毫米(0.18英寸)
C	80毫米(3.15英寸)	40mm(1.6英寸)	9毫米(0.35英寸)

加载头和支撑辊应具有独立铰接的圆柱形截面(根据试样材料，辊可以是半铰接或完全铰接)。

弯曲试验-玻璃

ASTM C158用于确定弯曲断裂模量，其定义为玻璃和玻璃-陶瓷试样的最大拉伸或压应力(导致破坏的任何一种)的值。ASTM C158中有两种测试方法:

试验方法A -平板玻璃破裂模量试验

试验方法B -玻璃和玻璃陶瓷破裂模量的对比试验

以下描述是测试方法a所需的四点弯曲夹具，该夹具可以在标准中规定的大尺寸试样中使用。

• 试样尺寸为250毫米(10英寸)的长度和38.1毫米(1/8英寸)的宽度。
• 加载头和支撑滚轮应具有圆柱形截面和3毫米(1⁄8英寸)半径。
• 两个上部加载机头之间的距离为100mm(4英寸)。
• 两个下支撑点之间的距离，跨度长度为200mm(8英寸)。

定制具有不同负载头和支撑的弯曲夹具

并非所有测试都遵循测试标准。材料和产品也按照可能需要非标准设备的定制测试程序进行测试。弯头夹具可以按不同的跨度长度和跨度宽度订购。是什么使弯曲夹具独特的标本和应用，它是用于加载鼻子和支持的定制。

最标准的硬化支架具有以下半径选项:0.5,1,1.5,2,3.2,5和10毫米。较低的支架带有上面列出的两个半径选项，以便用户灵活地选择半径。

可互换滚子是圆柱形滚子，使用o形环连接到位。该附件允许气缸的长度大于跨度宽度的宽度，并使用户能够选择和交换两个不同的辊直径。

玻璃试样可以使用如下所示的特殊平面支架进行测试。

还显示了可移动的低支撑与滚针轴承。

半径为1mm的更长的支架以及大宽度的支架可用于不同样品材料的各种测试程序。

请注意，可以订购没有加载头和支撑的棒以及可用于运行3点和4点测试的夹具配置。