Трехточечный изгиб

Что такое Трёхточечный изгиб?

При испытании на трехточечный изгиб образец помещается на две опоры и прижимается к центру одним нагружающим носом. Нагрузка и прогиб регистрируются для получения кривой изгибного напряжения-деформации. Максимальный момент концентрируется в одном поперечном сечении, поэтому разрушение обычно происходит под носиком нагрузки.

Трёхточечный изгиб: цель

Целью является определение прочности и жесткости материала при изгибе. При контроле качества контролируется соответствие от партии к партии; при проектировании производятся сопоставимые данные для выбора материала.

К каким изделиям применяется Трёхточечный изгиб?

Детали из термопластика и термореактивного пластика
Армированные волокном композитные панели
Дерево и древесные плиты
Керамические и стеклянные материалы
Сварные металлические образцы (для испытания на изгиб)

В каких отраслях применяется Трёхточечный изгиб?

ПластмассыКомпозитыАвтомобильная промышленностьЭлектроникаУпаковка

Стандарты, связанные с Трёхточечный изгиб

ISO 178 (пластики. Определение свойств при изгибе)
ASTM D790 (пластмассы и электроизоляционные материалы)
ISO 14125 (композиты из армированного волокном пластика)
EN 843-1 (современная техническая керамика — прочность на изгиб)

Трёхточечный изгиб: условия

Настраивать: Две опоры и один загрузочный носик; пролет опоры от стандартного, на толщину образца
Тестовая скорость: Скорость, заданная стандартом для класса материала
Среда: После кондиционирования в стандартной лабораторной атмосфере
Измеренные количества: Прочность на изгиб, модуль упругости при изгибе, деформация при разрыве

Оборудование для Трёхточечный изгиб

Универсальная машина растяжения-сжатия
Крепление для трехточечного изгиба и регулируемые опоры
Тензодатчик и экстензометр отклонения
Камера кондиционирования
Оборудование для измерения образцов (микрометр, штангенциркуль)

Требования к образцам для Трёхточечный изгиб

Размеры образца должны быть подготовлены в соответствии с применяемым стандартом.
Во время резки и механической обработки на кромках не должно образовываться вмятин.
Перед испытанием пластиковые образцы выдерживают в стандартной атмосфере.
Обычно испытывают несколько образцов; количество определено в стандарте.
Для анизотропных материалов необходимо указать ориентацию образца.

Трёхточечный изгиб: продолжительность

Испытание одного образца занимает несколько минут. Общая продолжительность зависит от подготовки и кондиционирования образца; кондиционирование часто занимает больше времени, чем сам тест.

Трёхточечный изгиб: порядок проведения

1При необходимости образец измеряют и кондиционируют.
2Диапазон поддержки устанавливается в соответствии со стандартом.
3Образец центрируется на опорах.
4Нагрузка применяется с определенной скоростью.
5Нагрузка и прогиб постоянно регистрируются.
6Испытание прекращают при разрушении или достижении определенной деформации.
7Рассчитываются прочность на изгиб и модуль упругости.

Трёхточечный изгиб: критерии приёмки

Стандарт метода определяет, как проводится тест, а не каким должен быть результат. Предел приемки определяется стандартом материала, спецификацией продукта или техническим чертежом клиента; поэтому на этой странице нет числовых ограничений.

Оценка результатов

Результаты оцениваются вместе со средним значением и разбросом по набору образцов. Расположение разрушения не под носиком нагрузки или повреждение образца, вызванное сдвигом, требуют пересмотра геометрии установки.

Трёхточечный изгиб: протокол

Идентификация образца, тип материала и номер отливки/партии, если таковые имеются.
Геометрия, размеры и метод подготовки образца
Применяются стандартные и испытательные условия
Температура испытания и условия окружающей среды
Измеренные значения и расчетные величины
Фотографии поверхности излома или вмятин (если применимо)
Неопределенность измерения (по запросу)
Заявление о том, что результат применим только к образцу, представленному на испытания.

Аккредитация

EUROLAB имеет международно признанную аккредитацию, полученную от органов по аккредитации, являющихся участниками многосторонних соглашений о признании IAF и ILAC, в соответствии с ISO/IEC 17025 для лабораторных испытаний, ISO/IEC 17020 для инспекций и надзора, а также ISO/IEC 17021-1 и ISO/IEC 17065 для сертификации систем и продукции. Эта цепочка гарантирует, что выданные отчеты и сертификаты принимаются по всему миру.

Возможность проведения этого теста в рамках аккредитованной области зависит от вашего продукта и применяемого стандарта; поскольку аккредитация основана на методе, объем работ подтверждается в письменной форме на этапе предложения.

Область применения и разрешения

Соответствующие правила

EN 10204 (документы по контролю металлических изделий)
Регламент ЕС 305/2011 о строительной продукции (для продукции, используемой в строительстве)
Гармонизированные стандарты, применяемые в зависимости от семейства продуктов

Mekanik Testler — Что охватывает эта область испытаний?

В разделе ниже описывается область, к которой относится испытание Трёхточечный изгиб; условия и критерии приемки именно этого испытания приведены в разделах выше. Объём, специфичный для вашего продукта, подтверждается письменно на этапе коммерческого предложения.

Механические испытания измеряют поведение материала или детали под нагрузкой. Семейство охватывает статическое нагружение (растяжение, сжатие, изгиб), зависящее от времени поведение (усталость, ползучесть), а также твёрдость и износ вплоть до трещиностойкости.

Общая черта этих испытаний в том, что результат сообщается как СВОЙСТВО МАТЕРИАЛА. Предел текучести или твёрдость — не решение о соответствии; это числовые данные, с которыми будут сравниваться конструкция и стандарт продукта. Поэтому протоколы механических испытаний обычно служат исходными данными для инженерного решения, а не для утверждения продукта — выбор материала, коэффициент запаса, прогноз срока службы.

Различие между статическим и динамическим поведением — ключ к пониманию этой области. Деталь может казаться совершенно ненапряжённой под статической нагрузкой, но сломаться при повторной нагрузке; усталостное разрушение происходит при напряжениях значительно ниже предела текучести и не даёт предупреждения. Для вращающихся, вибрирующих или циклически нагружаемых деталей испытание на растяжение само по себе поэтому не является достаточным доказательством.

Условия испытания определяют результат, и это критично для читаемости отчёта: геометрия образца, скорость нагружения, температура, кондиционирование и схема захвата. Один и тот же материал даёт разные значения при разных условиях. В пластиках эффект скорости очень выражен, в металлах — эффект температуры; в композитах ориентация образца полностью меняет результат.

Твёрдость — наиболее неправильно используемое измерение в этой области. Поскольку она быстрая, почти неразрушающая и недорогая, её часто используют вместо прочности. Таблицы пересчёта твёрдости в прочность существуют, но они ПРИБЛИЗИТЕЛЬНЫ и зависят от группы материала; использовать их как единственное доказательство при приёмке материала неправильно.

Область механики разрушения требует особой компетенции. Измерения трещиностойкости и скорости роста усталостной трещины позволяют рассчитать, как долго продержится растрескавшаяся конструкция; они являются основой проектирования, допускающего повреждения, в таких областях, как оборудование под давлением, авиационные конструкции и трубопроводы.

Группы методов в этой области

Статические испытания
Растяжение, сжатие, изгиб, сдвиг и кручение. Получают предел текучести и прочность на растяжение, удлинение и модуль упругости.
Испытания на удар
Ударная вязкость по Шарпи и Изоду с надрезом; вязко-хрупкий переход материала определяется в зависимости от температуры.
Твердость
Бринелль, Виккерс, Роквелл, Шор и микротвёрдость. Ценно для глубины поверхностной обработки и локальных различий прочности.
Усталость
Осевая усталость с контролем силы и деформации, усталость при изгибе; кривые Вёлера (S-N) и предел выносливости.
Ползучесть и релаксация напряжений
Поведение под долговременной нагрузкой при высокой температуре; определяющий фактор для материалов котлов, турбин и оборудования под давлением.
Механика разрушения
Трещиностойкость в условиях плоской деформации, J-интеграл, CTOD и скорость роста усталостной трещины.
Износ и трение
Истирание по Табору и на вращающемся барабане, измерения коэффициента трения.

Часто путаемое в этой области

Расчёт прочности по твёрдости приблизителен; его нельзя использовать как единственное доказательство при приёмке материала.
Достаточная статическая прочность не подтверждает усталостную прочность; циклически нагружаемая деталь требует отдельного испытания.
Если скорость и температура испытания не указаны, результат нельзя сравнивать — особенно для полимеров и композитов.
Испытательный образец и реальная деталь могут давать разные значения; ориентация при формовании, линии спая и различия в обработке поверхности — всё это влияет на результат.
Значение прочности, указанное для композита без указания ориентации образца, не имеет смысла.
Аналоги ASTM и ISO измеряют одну и ту же величину, но используют разную геометрию образцов; результаты не считаются напрямую эквивалентными.

Какие решения подкрепляют эти результаты

Верификация конструкции и выбор материала
Входной контроль материалов и одобрение поставщика
Выполнение механических требований стандарта на продукцию
Анализ отказов, прогнозирование срока службы и расчёт живучести при повреждении
Проверка процессов термической и поверхностной обработки

Связанные тесты

Трёхточечный изгиб: частые вопросы

Как осуществляется выбор между трехточечным и четырехточечным изгибом?

При трехточечном испытании максимальный момент концентрируется в одной секции, и испытание является простым. Если необходимо найти самое слабое место материала, предпочтительнее использовать четырехточечное соединение, поскольку на область между двумя нагружающими носиками действует постоянный момент.

Почему диапазон поддержки взят из стандарта?

Соотношение пролета и толщины напрямую влияет на результат. По мере уменьшения соотношения напряжения сдвига становятся доминирующими, и измеренное значение больше не является чистой прочностью на изгиб.