三分鐘帶你了解彎曲試驗

　　三分鐘帶你了解彎曲試驗
 

　　導讀：
 

　　金屬材料的力學性能試驗有多種，例如單向靜拉壓性能試驗、彎曲試驗、扭轉試驗、沖擊載荷試驗、變動載荷試驗、環境溫度下的力學性能試驗等等，今天帶您深入了解彎曲靜力試驗。
 

　　概述
 

　　彎曲性能指材料承受彎曲載荷時的力學性能。
 

　　彎曲試驗檢驗材料在受彎曲載荷作用下的性能，許多機器零件(如海洋工程立管、油氣管道、橫梁、車軸等)是在彎曲載荷下工作的，主要用于測定脆性和低塑性材料(如鑄鐵、高碳鋼、工具鋼等)的抗彎強度并能反映塑性指標的撓度；彎曲試驗還可用來檢查材料的表面質量。
 

　　概念
 

　　撓度：彎曲變形時橫截面形心沿與軸線垂直方向的線位移。
 

　　彎曲應力：彎曲時產生的應力。
 

　　彎曲應變：試樣跨度中心外表面上單元長度的微量變化。
 

　　彎曲彈性模量：彎曲應力與彎曲應變呈線性比例關系范圍內的彎曲應力與應變之比。
 

　　彎曲強度：在達到規定撓度值時或之前，負荷達到大值時的彎曲應力。
 

　　彎曲試驗原理
 

　　將一定形狀和尺寸的試樣放置于一定跨距L的支座上，并施加一個或多個集中載荷，使試樣產生彎曲應力和變形。
 

　　彎曲試驗分為三點彎曲和四點彎曲，三點彎曲是常用的試驗方法。
 

　　彎曲試樣及試驗裝置
 

　　彎曲試驗試樣的橫截面形狀可以為圓形、方形、矩形和多邊形，但應參照相關產品標準或技術協議的規定。
 

　　彎曲試驗通常在萬能材料試驗機或壓力機上進行；常用的彎曲裝置有支輥式、V型模具式、虎鉗式、板式等。
 

　　彎曲試驗的力學分析
 

　　彎曲曲線是通過彎曲試驗得到的彎曲載荷和試樣彎曲撓度的關系曲線，以鑄鐵材質為例如下：
 

　　試樣彎曲時，受拉側表面的大正應力：σ=M/W。(M—大彎矩，三點彎曲：M=FLs/4；四點彎曲：M=Fa/2；W—抗彎截面系數，對于直徑為d的圓形試樣：W=πd3/32；對于寬帶為b，高為h的矩形試樣W=bh2/6)。
 

　　性能指標
 

　　抗彎強度——試樣彎曲至斷裂前達到的，按彈性彎曲應力公式計算得到的大彎曲應力，用符號σbb表示：σbb=Mb/W(Mb—斷裂時的彎矩)。
 

　　斷裂撓度fbb——將試樣對稱地安放在彎曲試驗裝置上，撓度計裝在試樣中間的測量位置上，對試樣連續施加彎曲力，直至試樣斷裂，測量試樣斷裂瞬間跨距中點的撓度。
 

　　管道四點彎曲試驗機
 

　　隨著我國陸上油氣輸送管線鋪設長度逐年遞增、深水和超深水的油氣勘探和開發活動急劇增加，全尺寸鋼管彎曲試驗與檢測也發揮著重要作用。
 

　　四點彎曲疲勞試驗機可以對海洋立管(SCR等)/隔水管、張力腿、連接器、海底管道、陸上油氣輸送管道等全尺寸試件，進行三點彎曲或四點彎曲的靜力彎曲剛度試驗、動態疲勞壽命試驗等。