
弯曲实验一般分三点弯曲和四点弯曲两种,如图1所示。四点弯曲的试样中部受到的是纯弯曲,弯曲应力计算公式就是在这种条件下建立起来的,因此四点弯曲得到的结果比较准确。而三点弯曲时梁各个部位受到的横力弯曲,所以计算s结果是近似的。但是这种近似满足大多数工程要求,并且三点弯曲的夹具简单,测试方便,因而也得到广泛应用。
其中P为载荷的大小,a为两个加载点中的任何一个距支点的距离,b和h分别为矩形截面试样的宽度和高度,而D为圆形截面试样的直径。因此当材料断裂时所施加载荷所对应的应力就材料的抗弯强度。
而对于三点弯曲,应力出现在梁的中间,也就是与加载点重合的截面上离中性轴较远的点,其大小为:
式中l为两个支点之间的距离(也称为试样的跨度)。
上述的应力计算公式仅适用于线弹性变形阶段。脆性材料一般塑性变形非常小,同弹性变形比较可以忽略不计,因此在断裂前都遵循上述公式。断裂载荷所对应的应力即为试样的弯曲强度。
需要注意的是s一般我们要求试样的长度和直径比约为10,并且在支点的外伸部分留足够的长度,否则可能影响测试精度。另外,弯曲试样下表面的光洁度对结果可能也会产生显著的影响。粗糙表面可能成为应力集中源而产生早期断裂。所以一般要求表面要进行磨抛处理。当采用矩形试样时,也注意放置方向,避免使计算中b、h换位得到错误的结果。
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