彎曲強度測試是一種用于評估材料在彎曲載荷下抵抗變形和斷裂能力的試驗方法，以下是詳細介紹：

一、測試原理

當材料受到彎曲力作用時，其外層纖維處于拉伸狀態(tài)，內(nèi)層纖維處于壓縮狀態(tài)。通過逐漸增加彎曲載荷，直至材料發(fā)生破壞，記錄最大載荷以及相應(yīng)的彎曲變形等數(shù)據(jù)，進而計算出彎曲強度等力學(xué)性能指標。

二、測試設(shè)備

1. 萬能材料試驗機

• 這是進行彎曲強度測試的核心設(shè)備，它能夠精確地施加和測量載荷。試驗機應(yīng)具備足夠的量程，以滿足不同強度材料的測試需求。

• 一般要求試驗機的精度達到 ±1% 以內(nèi)，并且能夠以恒定的加載速率施加彎曲力。

2. 彎曲夾具

• 用于固定試樣，確保在測試過程中試樣受到純彎曲力。常見的彎曲夾具包括三點彎曲夾具和四點彎曲夾具。

• 三點彎曲夾具由兩個支撐點和一個加載點組成，操作簡單，適用于多種材料的初步測試。四點彎曲夾具則有兩個加載點和兩個支撐點，它能夠在試樣的中間部分產(chǎn)生更均勻的彎曲應(yīng)力，對于一些對彎曲應(yīng)力分布要求較高的材料測試更為合適。

三、測試方法

1. 試樣制備

• 試樣的形狀和尺寸根據(jù)不同的材料標準和測試要求而定。一般來說，試樣為矩形截面的長條狀，長度通常為跨距加上足夠的夾持長度。

• 對于塑料、陶瓷等材料，試樣的寬度和厚度通常在幾毫米到幾十毫米之間。例如，在測試塑料材料的彎曲強度時，試樣寬度可能為 10 - 15mm，厚度為 4 - 6mm。試樣的表面應(yīng)平整光滑，無明顯缺陷，邊緣應(yīng)進行倒角處理，以避免應(yīng)力集中。

2. 測試步驟（以三點彎曲為例）

• 安裝試樣：將試樣平穩(wěn)地放置在三點彎曲夾具的兩個支撐點上，確保試樣與支撐點接觸良好。支撐點之間的距離（跨距）根據(jù)試樣的尺寸和測試標準確定，一般為試樣厚度的 16 - 20 倍。

• 設(shè)置試驗機參數(shù)：根據(jù)材料的預(yù)期強度和試驗機的性能，設(shè)定合適的加載速率。對于大多數(shù)材料，加載速率在 1 - 10mm/min 之間。同時，設(shè)置試驗機的數(shù)據(jù)采集頻率，以便準確記錄載荷 - 位移數(shù)據(jù)。

• 開始測試：啟動萬能材料試驗機，加載頭以設(shè)定的加載速率向下移動，對試樣施加彎曲力。在測試過程中，試驗機自動記錄載荷（P）和試樣跨距中點的位移（δ）數(shù)據(jù)。

• 觀察試樣破壞：隨著載荷的增加，試樣逐漸發(fā)生彎曲變形，當載荷達到最大值時，試樣發(fā)生破壞。觀察并記錄試樣的破壞形式，如脆性斷裂（突然斷裂，無明顯塑性變形）或韌性斷裂（在斷裂前有較大的塑性變形）。

四、數(shù)據(jù)處理與結(jié)果計算

1. 彎曲強度計算（三點彎曲）

• 根據(jù)公式：計算彎曲強度，其中為彎曲強度（MPa），P 為最大載荷（N），L 為跨距（mm），b 為試樣寬度（mm），h 為試樣厚度（mm）。

2. 繪制載荷 - 位移曲線

• 根據(jù)測試過程中采集的載荷和位移數(shù)據(jù)，繪制 P - δ 曲線。從曲線中可以直觀地看出材料在彎曲過程中的力學(xué)行為，如彈性階段、屈服階段（如果有）和破壞階段。通過曲線還可以獲取材料的彈性模量、屈服強度（對于有屈服現(xiàn)象的材料）等其他力學(xué)性能信息。

五、測試標準

1. 國際標準

• ISO 178:2019《塑料 - 彎曲性能的測定》，該標準詳細規(guī)定了塑料材料彎曲強度測試的方法、試樣制備、測試設(shè)備、測試條件以及結(jié)果計算等內(nèi)容。

2. 國內(nèi)標準

• GB/T 9341 - 2008《塑料 彎曲性能的測定》，與國際標準類似，適用于各類塑料材料的彎曲性能測試，為國內(nèi)塑料產(chǎn)品的質(zhì)量控制、研發(fā)和應(yīng)用提供了統(tǒng)一的測試依據(jù)。

• 對于金屬材料，有 GB/T 232 - 2010《金屬材料 彎曲試驗方法》；對于陶瓷材料，有相應(yīng)的行業(yè)或國家標準，如 JC/T 773 - 2010《纖維增強塑料 短切原絲增強塑料棒材彎曲性能試驗方法》等。不同的標準在試樣尺寸、加載速率、計算方法等方面可能會有所差異，具體測試時應(yīng)根據(jù)材料類型和使用要求選擇合適的標準。