彎曲實驗一般分三點彎曲和四點彎曲兩種,如圖1所示。四點彎曲的試樣中部受到的是純彎曲,彎曲應力計算公式就是在這種條件下建立起來的,因此四點彎曲得到的結果比較準確。而三點彎曲時梁各個部位受到的橫力彎曲,所以計算s結果是近似的。但是這種近似滿足大多數工程要求,并且三點彎曲的夾具簡單,測試方便,因而也得到廣泛應用。
其中P為載荷的大小,a為兩個加載點中的任何一個距支點的距離,b和h分別為矩形截面試樣的寬度和高度,而D為圓形截面試樣的直徑。因此當材料斷裂時所施加載荷所對應的應力就材料的抗彎強度。
而對于三點彎曲,應力出現在梁的中間,也就是與加載點重合的截面上離中性軸較遠的點,其大小為:
式中l為兩個支點之間的距離(也稱為試樣的跨度)。
上述的應力計算公式僅適用于線彈性變形階段。脆性材料一般塑性變形非常小,同彈性變形比較可以忽略不計,因此在斷裂前都遵循上述公式。斷裂載荷所對應的應力即為試樣的彎曲強度。
需要注意的是s一般我們要求試樣的長度和直徑比約為10,并且在支點的外伸部分留足夠的長度,否則可能影響測試精度。另外,彎曲試樣下表面的光潔度對結果可能也會產生顯著的影響。粗糙表面可能成為應力集中源而產生早期斷裂。所以一般要求表面要進行磨拋處理。當采用矩形試樣時,也注意放置方向,避免使計算中b、h換位得到錯誤的結果。
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