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三、彎曲強度試驗1基本原理彎曲強度是指采用簡支梁法，將試樣放在兩支點上，在兩支點間的試樣上施加集中載荷，使試樣變形直至破裂時的強度。σ f=×10 4(Pa)(4)式中：σ j—彎曲應(yīng)力(Pa)P—破壞載荷(N)；L—試驗時試樣跨度(cm)；b—試樣寬度(cm)；h—試樣厚度(cm)。彎曲屈服強度是指某些非脆性材料，當載荷達到某一值時，其變形繼續(xù)增加，而載荷不增加時的強度，即為破壞載荷?？砂词?4)計算屈服強度。彎曲強度嚴格講應(yīng)指繞彎曲下的強度。但是，上面介紹的測試方法(所謂“三點式”)是存在剪力影響的。為了解決這個問題，有人提出“四點式”加載方式測定彎曲強度和彎曲彈性模量?！叭c式”加載方式彎矩、剪力分布如圖15所示：“四點式”（如圖16）所示。從彎矩、剪力圖可看出，“四點式”加載方式試樣中間部分為純彎曲剪力為零。2影響彎曲強度的主要因素①試樣的影響試樣的加工：試樣最大厚度在標準中規(guī)定為10mm。板材試樣的厚度大于10mm時，用機械加工成10mm。加工方法基本上有兩種，即單面加工和雙面加工。對于雙面加工的試樣，測試結(jié)果會受到影響，若采用單面加工，在試驗時將加工面朝上壓頭就會接受消除或消除其影響。試樣厚度：試樣最大厚度國外有的標準中可允許到35～50mm。根據(jù)用有機玻璃試驗，也得出不同厚度對彎曲強度影響不大的結(jié)果。但是，試樣過厚對材料浪費太大，所以在一般情況下，規(guī)定最大厚度為10mm。試樣寬度：試樣寬度一般對測試性能影響不大。如果試樣厚度大于10mm，為了使試樣具有平穩(wěn)狀態(tài)，應(yīng)隨著試樣厚度增大而寬度也相應(yīng)增大。②應(yīng)變率對彎曲強度的影響試樣受力彎曲變形時，橫截面上邊緣點處有最大的壓縮變形，所謂外層纖維應(yīng)變速率(Sr)是指在單位時間內(nèi)外層纖維相對變形的改變量。以每分鐘變形百分率表示。根據(jù)材料力學(xué)的推導(dǎo)，壓頭處的彎曲應(yīng)變速率與壓頭移動速度(亦稱試驗速度)有以下關(guān)系：V=(5)當x=a時，則“四點式”彎曲試驗速度如下式：V f4=(6)當式(6)中a=L/2時，就變?yōu)椤叭c式”彎曲試驗速度：V β=(7)式中：a—“四點式”試樣支承點至加載點間距離(mm)；Sr—外層纖維應(yīng)變速率(％/min)。從上面公式看出，試驗速度與應(yīng)變速率、試樣厚度、試驗跨度有關(guān)。因此，必須對此有所控制。但是，彎曲應(yīng)變速率在測試過程中是不能直接觀察的，所以我們只能根據(jù)上述公式通過控制上下壓頭向下移動速度(V f)來實現(xiàn)。Vj稱為試驗速度。③試驗跨度的影響彎曲試驗大多采用“三點式”方式進行。這種方式在受力過程中，除受彎矩作用外，還受剪力的作用。故采用“三點式”方式進行測試，對于反映塑料材料的真實性能是存在一定問題的。因此，國內(nèi)外有人提出采用“四點式”方式進行測試。目前進行工作較多的還是采用“三點式”方式，用合理的選擇跨度和試樣厚度比(L/d)來達到消除剪力影響的目的。試樣跨度與厚度比目前基本上有兩種情況，一種是L/d=10；另一種是L/d=16。從理論上看，最大剪應(yīng)力與最大正應(yīng)力之比為：　　　　　(8)從式中看出，L/d愈大，剪力所占的比愈小，當L/d=10～4時，其剪力分配為5～12.5％?？梢娂袅π?yīng)對試樣彎曲強度的影響是隨著試樣所采用跨度與試樣厚度比值的增大而減小的。但是，跨度太大則撓度也增大，且試樣兩個支承點的滑移也影響其測試結(jié)果。圖16所示是幾種塑料材料試驗跨度和試樣厚度比不同與彎曲強度的關(guān)系。由圖看出，隨著L/d的增大，不同其彎曲強度的變化規(guī)律是不一樣的。其中對3號和4號試樣L/d在10以下，隨著L/d減小彎曲強度降低，其他材料則在L/d為6～20之間基本上沒有變化。(待續(xù))