摘 要

本文将介绍材料弯曲试验的测试内容，并且简单对比介绍了聚合物、复合材料弯曲性能测试时的三点弯曲和四点弯曲差异。

弯曲性能是一种测量承受简单梁荷载的材料性能的方法，有时它也被称为材料横梁试验。测试室，通过将试样作为一根简支梁支撑在两个刀刃上，并在其中点施加荷载。

通过计算载荷增量下的最大纤维应力和最大应变，测试结果绘制在应力-应变图中，失效破坏时的最大纤维应力即为弯曲强度。对于不开裂的材料，结果中则会显示弯曲屈服强度。

材料弯曲性能常见测试标准包括ASTM D-790（塑料）和ASTM C-674（烧制白瓷）、ASTM D-797（弹性体）、ASTM A-438（铸铁）和ASTM D-86（玻璃）。

为什么要进行弯曲测试？

弯曲试验在试样的凸侧产生拉伸应力，在凹侧产生压缩应力。这会沿中线产生剪切应力区域。为了确保主要失效来自拉伸或压缩应力，必须将剪切应力降至最低。

这是通过控制跨度和深度的比率来实现的，即：外跨度的长度除以试样的高度（深度）。对于大多数材料，S/d=16是可以接受的。一些材料需要S/d=32至64以保持足够低的剪切应力。

弯曲试验类型

弯曲测试通常在相对柔性的材料上进行，如聚合物、木材和复合材料。常见的测试主要有三种类型：两点弯曲、三点弯曲和四点弯曲。

两点弯曲测试主要适用于测试纸张、纸板和薄膜，并用于确定纸张、纸板和纸板的弯曲刚度（使用梁法）和抗弯强度。

在三点弯曲试验中，均匀应力区域非常小，集中在中心加载点下方；在四点弯曲试验中，内跨荷载点之间存在均匀应力区域（通常为外跨长度的一半）。

三点弯曲测试是聚合物最常见的测试方法。试样挠度通常通过十字头位置测量，主要的测试结果包括弯曲强度和弯曲模量。

木材和复合材料通常采用四点弯曲试验。四点测试需要一个挠度计来精确测量支撑跨度中心处的试样挠度。测试结果与三点弯曲相同，包括弯曲强度和弯曲模量。

对于一些脆性材料如陶瓷或混凝土等进行三点弯曲试验时，通常称为断裂模量（MOR）。该测试仅提供挠曲强度数据，而不提供刚度（模量）。

四点弯曲测试也可用于脆性材料。对于脆性材料，支架和加载砧的对齐至关重要。这些材料的测试夹具通常具有自对准砧座。