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(xué)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(dòng)載荷試驗、環(huán)境溫度下的力學(xué)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(shí)的力學(xué)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(chē)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(lái)檢查材料的表面質(zhì)量。
 

　　概念
 

　　撓度：彎曲變形時(shí)橫截面形心沿與軸線(xiàn)垂直方向的線(xiàn)位移。
 

　　彎曲應力：彎曲時(shí)產(chǎn)生的應力。
 

　　彎曲應變：試樣跨度中心外表面上單元長(cháng)度的微量變化。
 

　　彎曲彈性模量：彎曲應力與彎曲應變呈線(xiàn)性比例關(guān)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(shí)或之前，負荷達到大值時(shí)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(gè)或多個(gè)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(diǎn)彎曲和四點(diǎn)彎曲，三點(diǎn)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)議的規定。
 

　　彎曲試驗通常在萬(wàn)能材料試驗機或壓力機上進(jìn)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(xué)分析
 

　　彎曲曲線(xiàn)是通過(guò)彎曲試驗得到的彎曲載荷和試樣彎曲撓度的關(guān)系曲線(xiàn)，以鑄鐵材質(zhì)為例如下：
 

　　試樣彎曲時(shí)，受拉側表面的大正應力：σ=M/W。(M—大彎矩，三點(diǎn)彎曲：M=FLs/4；四點(diǎn)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(shí)的彎矩)。
 

　　斷裂撓度f(wàn)bb——將試樣對稱(chēng)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(diǎn)的撓度。
 

　　管道四點(diǎn)彎曲試驗機
 

　　隨著(zhù)我國陸上油氣輸送管線(xiàn)鋪設長(cháng)度逐年遞增、深水和超深水的油氣勘探和開(kāi)發(fā)活動(dòng)急劇增加，全尺寸鋼管彎曲試驗與檢測也發(fā)揮著(zhù)重要作用。
 

　　四點(diǎn)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(jìn)行三點(diǎn)彎曲或四點(diǎn)彎曲的靜力彎曲剛度試驗、動(dòng)態(tài)疲勞壽命試驗等。