ما هو الانحناء بثلاث نقاط؟
في اختبار الانحناء ثلاثي النقاط، يتم وضع العينة على دعامتين ويتم الضغط عليها في مركزها بواسطة أنف تحميل واحد. يتم تسجيل الحمل والانحراف للحصول على منحنى إجهاد-انفعال الانحناء. الحد الأقصى للعزم يتركز في مقطع عرضي واحد، لذلك يحدث الكسر عادةً أسفل أنف التحميل.
الغرض من الانحناء بثلاث نقاط
والغرض من ذلك هو تحديد قوة المادة وصلابتها تحت الانحناء. في مراقبة الجودة، تتم مراقبة اتساق الدفعة إلى الدفعة؛ وفي التصميم، يتم إنتاج بيانات قابلة للمقارنة لاختيار المواد.
على أي منتجات يُطبَّق الانحناء بثلاث نقاط؟
- الأجزاء البلاستيكية بالحرارة والبلاستيك الحراري
- الألواح المركبة المقواة بالألياف
- الألواح الخشبية والخشبية
- مواد السيراميك والزجاج
- العينات المعدنية الملحومة (كاختبار الانحناء)
في أي قطاعات يُستخدم الانحناء بثلاث نقاط؟
المواصفات المتعلقة بـ الانحناء بثلاث نقاط
- ISO 178 (البلاستيك — تحديد خواص الانحناء)
- ASTM D790 (البلاستيك والمواد العازلة الكهربائية)
- ISO 14125 (المركبات البلاستيكية المقواة بالألياف)
- EN 843-1 (السيراميك التقني المتقدم — قوة الانثناء)
شروط الانحناء بثلاث نقاط
- يثبت
- دعامتان وأنف تحميل واحد؛ يمتد الدعم من المعيار، لكل سمك العينة
- سرعة الاختبار
- السرعة التي يحددها المعيار لفئة المواد
- بيئة
- بعد التكييف في جو المختبر القياسي
- الكميات المقاسة
- قوة الانثناء، معامل الانثناء، الانفعال عند الكسر
جهاز الانحناء بثلاث نقاط
- آلة ضغط التوتر العالمية
- تركيبات انحناء ثلاثية النقاط ودعامات قابلة للتعديل
- تحميل الخلية ومقياس الانحراف
- غرفة التكييف
- معدات قياس العينات (الميكرومتر، الفرجار)
متطلبات العينة لـ الانحناء بثلاث نقاط
- يجب إعداد أبعاد العينة وفقًا للمعيار المطبق.
- يجب ألا تتشكل أي شقوق على الحواف أثناء القطع والتصنيع.
- يتم تكييف العينات البلاستيكية في الجو القياسي قبل الاختبار.
- يتم عادةً اختبار عينات متعددة؛ يتم تعريف الرقم في المعيار.
- بالنسبة للمواد متباينة الخواص، يجب الإبلاغ عن اتجاه العينة.
مدة الانحناء بثلاث نقاط
يستغرق اختبار العينة الواحدة دقائق. المدة الإجمالية تعتمد على إعداد العينة وتكييفها؛ غالبًا ما يستغرق التكييف وقتًا أطول من الاختبار نفسه.
إجراء الانحناء بثلاث نقاط
- 1يتم قياس العينة وتكييفها إذا لزم الأمر.
- 2يتم تعيين فترة الدعم وفقًا للمعيار.
- 3تتركز العينة على الدعامات.
- 4يتم تطبيق التحميل بالسرعة المحددة.
- 5يتم تسجيل الحمل والانحراف بشكل مستمر.
- 6يتم إيقاف الاختبار عند الكسر أو عند الوصول إلى التشوه المحدد.
- 7يتم حساب قوة الانثناء ومعامله.
معايير قبول الانحناء بثلاث نقاط
يحدد معيار الطريقة كيفية إجراء الاختبار، وليس ما يجب أن تكون عليه النتيجة. يأتي حد القبول من معيار المواد أو مواصفات المنتج أو الرسم الفني للعميل؛ وبالتالي فإن هذه الصفحة لا تعطي أي حد رقمي.
تقييم النتائج
يتم تقييم النتائج مع متوسط مجموعة العينات وانتشارها. موقع الكسر ليس تحت أنف التحميل، أو الضرر الناجم عن القص في العينة، يتطلب مراجعة هندسة الإعداد.
تقرير الانحناء بثلاث نقاط
- تحديد العينة ونوع المادة ورقم الدفعة/الصب، إن وجد
- هندسة العينة وأبعادها وطريقة تحضيرها
- تطبق الشروط القياسية والاختبارية
- اختبار درجة الحرارة والظروف المحيطة
- القيم المقاسة والكميات المحسوبة
- صور سطح الكسر أو المسافة البادئة (حيثما ينطبق ذلك)
- عدم اليقين في القياس (إذا طلب ذلك)
- إقرار بأن النتيجة تنطبق فقط على العينة المقدمة للاختبار
الاعتماد
حصلت EUROLAB على اعتماد معترف به دوليًا تم الحصول عليه من هيئات الاعتماد الأطراف في ترتيبات الاعتراف المتعددة الأطراف IAF وILAC، بموجب ISO/IEC 17025 للاختبارات المعملية، وISO/IEC 17020 للتفتيش والمراقبة، وISO/IEC 17021-1 وISO/IEC 17065 لشهادة النظام والمنتجات. تضمن هذه السلسلة قبول التقارير والشهادات الصادرة في جميع أنحاء العالم.
تعتمد إمكانية تقديم هذا الاختبار ضمن النطاق المعتمد على منتجك والمعيار المطبق؛ وبما أن الاعتماد يعتمد على الطريقة، يتم تأكيد النطاق كتابيًا في مرحلة عرض الأسعار.
النطاق والتفويضاتاللوائح ذات الصلة
- EN 10204 (وثائق التفتيش للمنتجات المعدنية)
- الاتحاد الأوروبي 305/2011 لائحة منتجات البناء (للمنتجات المستخدمة في البناء)
- يتم تطبيق المعايير المنسقة وفقًا لعائلة المنتجات
Mekanik Testler — ما الذي يغطيه مجال الاختبار هذا؟
يصف القسم أدناه المجال الذي ينتمي إليه اختبار الانحناء بثلاث نقاط؛ أما شروط ومعايير قبول هذا الاختبار تحديدًا فترد في الأقسام أعلاه. يتم تأكيد النطاق الخاص بمنتجكم كتابيًا في مرحلة العرض السعري.
تقيس الاختبارات الميكانيكية كيفية تصرف مادة أو قطعة تحت القوة. وتمتد العائلة من الحمل الساكن (الشد والانضغاط والانحناء) إلى السلوك المرتبط بالزمن (الإجهاد والزحف)، ومن الصلادة والتآكل إلى متانة الكسر.
القاسم المشترك بين هذه الاختبارات هو أن النتيجة تُبلَّغ كخاصية للمادة. فمقاومة الخضوع أو الصلادة ليست قرار مطابقة؛ بل بيانات رقمية سيقارن بها التصميم ومعيار المنتج. لذا تكون تقارير الاختبار الميكانيكي عادة مدخلًا لقرار هندسي لا لاعتماد منتج — اختيار المادة، معامل الأمان، تقدير العمر.
التمييز بين السلوك الساكن والديناميكي هو مفتاح فهم هذا الميدان. فقد تبدو قطعة غير مجهدة تمامًا تحت حمل ساكن لكنها تنكسر تحت حمل متكرر؛ ويحدث كسر الإجهاد عند إجهادات أقل بكثير من مقاومة الخضوع ودون سابق إنذار. لذا لا يكفي اختبار الشد وحده كدليل للقطع الدوارة أو المهتزة أو الخاضعة لحمل دوري.
تحدد ظروف الاختبار النتيجة، وهذا أمر حاسم لوضوح التقرير: هندسة العينة وسرعة التحميل ودرجة الحرارة والتكييف وترتيب القبض. وتعطي المادة نفسها قيمًا مختلفة في ظروف مختلفة. وفي اللدائن يكون تأثير السرعة واضحًا جدًا، وفي المعادن تأثير درجة الحرارة؛ أما في المركبات فيغيّر اتجاه العينة النتيجة تمامًا.
الصلادة هي القياس الأكثر إساءة استخدام في هذا الميدان. ونظرًا لكونها سريعة وشبه غير متلفة ورخيصة، تُستخدم غالبًا بدلًا من المقاومة. وتوجد جداول تحويل من الصلادة إلى المقاومة لكنها تقريبية وتعتمد على فئة المادة؛ واستخدامها كدليل وحيد في قبول المواد خطأ.
يتطلب جانب ميكانيكا الكسر كفاءة خاصة. وتتيح قياسات متانة الكسر ومعدل نمو تشقق الإجهاد حساب المدة التي ستصمد فيها بنية متشققة؛ وهي أساس تصميم تحمل الضرر في مجالات مثل معدات الضغط وهياكل الطائرات وخطوط الأنابيب.
مجموعات الطرق في هذا المجال
الاختبارات الساكنة
الشد والانضغاط والانحناء والقص والالتواء. وتُستخرج مقاومة الخضوع ومقاومة الشد والاستطالة ومعامل المرونة.
اختبارات الصدم
صدم شاربي وإيزود المُشقوق؛ ويُحدَّد سلوك انتقال المادة من الهش إلى المطاوع بحسب درجة الحرارة.
صلابة
برينل وفيكرز وروكويل وشور والصلادة الدقيقة. وهي مفيدة لعمق المعالجة السطحية والاختلافات المحلية في المقاومة.
الإجهاد (كلال)
إجهاد محوري مضبوط بالقوة والانفعال، إجهاد الانحناء؛ منحنيات S-N وحد التحمل.
الزحف واسترخاء الإجهاد
السلوك تحت الحمل طويل الأمد عند درجة حرارة عالية؛ وهو حاسم في مواد الغلايات والتوربينات ومعدات الضغط.
ميكانيكا الكسر
متانة الكسر بالانفعال المستوي والتكامل J وCTOD ومعدل نمو تشقق الإجهاد.
التآكل والاحتكاك
تآكل تابر والأسطوانة الدوارة، وقياسات معامل الاحتكاك.
أمور يشيع الخلط بينها في هذا المجال
- حساب المقاومة من الصلادة تقريبي؛ ولا يمكن استخدامه كدليل وحيد في قبول المواد.
- لا تُثبت المقاومة الساكنة الكافية مقاومة الإجهاد؛ وتتطلب القطعة الخاضعة لحمل دوري اختبارًا منفصلًا.
- إذا لم يُذكر معدل الاختبار ودرجة الحرارة، فلا يمكن مقارنة النتيجة — خصوصًا في البوليمرات والمواد المركبة.
- قد لا تعطي عينة الاختبار والجزء الفعلي القيمة نفسها؛ فاتجاه القولبة وخطوط اللحام والاختلافات في المعالجة السطحية كلها لها تأثير.
- قيمة المقاومة المذكورة لمادة مركبة دون تحديد اتجاه العينة لا معنى لها.
- تقيس نظيرتا ASTM وISO الكمية نفسها لكنهما تستخدمان هندسة عينة مختلفة؛ ولا تُعامل النتائج على أنها متكافئة تمامًا.
ما القرارات التي تدعمها هذه النتائج
- التحقق من التصميم واختيار المواد
- فحص المواد الواردة واعتماد المورد
- تلبية المتطلبات الميكانيكية لمعيار المنتج
- تحليل الأعطال والتنبؤ بالعمر وحساب تحمل الضرر
- التحقق من عمليات المعالجة الحرارية ومعالجة السطح
الاختبارات ذات الصلة
الأسئلة الشائعة حول الانحناء بثلاث نقاط
كيف يتم الاختيار بين الانحناء ثلاثي النقاط والانحناء الرباعي النقاط؟
في اختبار النقاط الثلاث، يتركز العزم الأقصى في قسم واحد ويكون الاختبار بسيطًا. إذا كان من المرغوب فيه العثور على أضعف نقطة في المادة، فيفضل أربع نقاط، حيث أن المنطقة الواقعة بين مقدمتي التحميل تخضع لعزم ثابت.
لماذا يتم أخذ نطاق الدعم من المعيار؟
تؤثر نسبة الامتداد إلى السماكة بشكل مباشر على النتيجة. مع انخفاض النسبة، تصبح إجهادات القص هي المهيمنة ولم تعد القيمة المقاسة هي قوة الانحناء البحتة.