
彎曲實(shí)驗(yàn)一般分三點(diǎn)彎曲和四點(diǎn)彎曲兩種,如圖1所示。四點(diǎn)彎曲的試樣中部受到的是純彎曲,彎曲應(yīng)力計(jì)算公式就是在這種條件下建立起來(lái)的,因此四點(diǎn)彎曲得到的結(jié)果比較準(zhǔn)確。而三點(diǎn)彎曲時(shí)梁各個(gè)部位受到的橫力彎曲,所以計(jì)算s結(jié)果是近似的。但是這種近似滿足大多數(shù)工程要求,并且三點(diǎn)彎曲的夾具簡(jiǎn)單,測(cè)試方便,因而也得到廣泛應(yīng)用。
其中P為載荷的大小,a為兩個(gè)加載點(diǎn)中的任何一個(gè)距支點(diǎn)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(dāng)材料斷裂時(shí)所施加載荷所對(duì)應(yīng)的應(yīng)力就材料的抗彎強(qiáng)度。
而對(duì)于三點(diǎn)彎曲,應(yīng)力出現(xiàn)在梁的中間,也就是與加載點(diǎn)重合的截面上離中性軸較遠(yuǎn)的點(diǎn),其大小為:
式中l(wèi)為兩個(gè)支點(diǎn)之間的距離(也稱為試樣的跨度)。
上述的應(yīng)力計(jì)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(jì),因此在斷裂前都遵循上述公式。斷裂載荷所對(duì)應(yīng)的應(yīng)力即為試樣的彎曲強(qiáng)度。
需要注意的是s一般我們要求試樣的長(zhǎng)度和直徑比約為10,并且在支點(diǎn)的外伸部分留足夠的長(zhǎng)度,否則可能影響測(cè)試精度。另外,彎曲試樣下表面的光潔度對(duì)結(jié)果可能也會(huì)產(chǎn)生顯著的影響。粗糙表面可能成為應(yīng)力集中源而產(chǎn)生早期斷裂。所以一般要求表面要進(jìn)行磨拋處理。當(dāng)采用矩形試樣時(shí),也注意放置方向,避免使計(jì)算中b、h換位得到錯(cuò)誤的結(jié)果。
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