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三分鐘帶你了解彎曲試驗(yàn)
三分鐘帶你了解彎曲試驗(yàn)
導(dǎo)讀：
金屬材料的力學(xué)性能試驗(yàn)有多種，例如單向靜拉壓性能試驗(yàn)、彎曲試驗(yàn)、扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)、沖擊載荷試驗(yàn)、變動(dòng)載荷試驗(yàn)、環(huán)境溫度下的力學(xué)性能試驗(yàn)等等，今天帶您深入了解彎曲靜力試驗(yàn)。
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(yàn)檢驗(yàn)材料在受彎曲載荷作用下的性能，許多機(jī)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(cè)定脆性和低塑性材料(如鑄鐵、高碳鋼、工具鋼等)的抗彎強(qiáng)度并能反映塑性指標(biāo)的撓度；彎曲試驗(yàn)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(yīng)力：彎曲時(shí)產(chǎn)生的應(yīng)力。
彎曲應(yīng)變：試樣跨度中心外表面上單元長(zhǎng)度的微量變化。
彎曲彈性模量：彎曲應(yīng)力與彎曲應(yīng)變呈線(xiàn)性比例關(guān)系范圍內(nèi)的彎曲應(yīng)力與應(yīng)變之比。
彎曲強(qiáng)度：在達(dá)到規(guī)定撓度值時(shí)或之前，負(fù)荷達(dá)到大值時(shí)的彎曲應(yīng)力。
彎曲試驗(yàn)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(yīng)力和變形。
彎曲試驗(yàn)分為三點(diǎn)彎曲和四點(diǎn)彎曲，三點(diǎn)彎曲是常用的試驗(yàn)方法。
彎曲試樣及試驗(yàn)裝置
彎曲試驗(yàn)試樣的橫截面形狀可以為圓形、方形、矩形和多邊形，但應(yīng)參照相關(guān)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)或技術(shù)協(xié)議的規(guī)定。
彎曲試驗(yàn)通常在萬(wàn)能材料試驗(yàn)機(jī)或壓力機(jī)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(yàn)的力學(xué)分析
彎曲曲線(xiàn)是通過(guò)彎曲試驗(yàn)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(cè)表面的大正應(yīng)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(shù)，對(duì)于直徑為d的圓形試樣：W=πd3/32；對(duì)于寬帶為b，高為h的矩形試樣W=bh2/6)。
性能指標(biāo)
抗彎強(qiáng)度——試樣彎曲至斷裂前達(dá)到的，按彈性彎曲應(yīng)力公式計(jì)算得到的大彎曲應(yīng)力，用符號(hào)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(duì)稱(chēng)地安放在彎曲試驗(yàn)裝置上，撓度計(jì)裝在試樣中間的測(cè)量位置上，對(duì)試樣連續(xù)施加彎曲力，直至試樣斷裂，測(cè)量試樣斷裂瞬間跨距中點(diǎn)的撓度。
管道四點(diǎn)彎曲試驗(yàn)機(jī)
隨著我國(guó)陸上油氣輸送管線(xiàn)鋪設(shè)長(zhǎng)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(yàn)與檢測(cè)也發(fā)揮著重要作用。
四點(diǎn)彎曲疲勞試驗(yàn)機(jī)可以對(duì)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(yàn)、動(dòng)態(tài)疲勞壽命試驗(yàn)等。