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(zhuǎn)試驗、沖擊載荷試驗、變動載荷試驗、環(huán)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(zhì)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(chǎn)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(guān)系范圍內(nèi)的彎曲應力與應變之比。
 

　　彎曲強度：在達到規(guī)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(chǎn)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(guān)產(chǎn)品標準或技術(shù)協(xié)議的規(guī)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(guān)系曲線，以鑄鐵材質(zhì)為例如下：
 

　　試樣彎曲時，受拉側(cè)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(shù)，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(xù)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(shè)長度逐年遞增、深水和超深水的油氣勘探和開發(fā)活動急劇增加，全尺寸鋼管彎曲試驗與檢測也發(fā)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(tài)疲勞壽命試驗等。