Uốn cong ba điểm

Thử nghiệm uốn ba điểm là một phương pháp được sử dụng rộng rãi để xác định các đặc tính uốn của vật liệu. Phương pháp này bao gồm việc đặt tải trọng tại điểm giữa của mẫu vật được đỡ tại hai điểm, tạo ra lực uốn. Khi tải trọng tăng lên, mẫu vật chịu cả ứng suất kéo và ứng suất nén, với lực kéo ở phía đối diện với tải trọng và lực nén ở phía dưới mũi tải. Thử nghiệm tiếp tục cho đến khi mẫu vật bị gãy hoặc đạt độ võng tối đa.

Các thông số chính thu được từ thử nghiệm này bao gồm:

• Độ bền uốn - ứng suất tối đa mà các sợi ngoài cùng phải chịu trước khi bị gãy.
• Mô đun đàn hồi khi uốn - tỷ lệ giữa ứng suất và biến dạng trong vùng đàn hồi, biểu thị độ cứng của vật liệu khi uốn.
• Hành vi ứng suất-biến dạng trong uốn - mối quan hệ giữa ứng suất tác dụng và biến dạng kết quả, thể hiện cả đặc điểm biến dạng đàn hồi và biến dạng dẻo.

Phương pháp này được đánh giá cao vì tính đơn giản, khả năng lặp lại và khả năng tạo ra dữ liệu quan trọng về hiệu suất uốn của các vật liệu từ polyme đến vật liệu composite và kim loại.

Kiểm tra độ bền uốn cung cấp cho các kỹ sư, nhà thiết kế và nhà nghiên cứu những hiểu biết thiết yếu về cách vật liệu phản ứng với lực uốn. Thông tin này giúp đánh giá tính phù hợp cho các ứng dụng kết cấu, hiểu rõ các chế độ hư hỏng và đảm bảo sản phẩm đáp ứng các tiêu chuẩn hiệu suất.

Các ngành công nghiệp sử dụng thử nghiệm này cho nhiều ứng dụng khác nhau, chẳng hạn như:

• Các bộ phận ô tô như vỏ nhựa, tấm ốp và các bộ phận dưới nắp ca-pô, nơi lực cản uốn ảnh hưởng đến độ bền và độ an toàn.
• Các kết cấu hàng không vũ trụ bao gồm các tấm composite và vỏ bọc, nơi phải duy trì độ cứng trong khi giảm trọng lượng.
• Vật liệu xây dựng như dầm gỗ kỹ thuật và tấm gỗ ép, nơi độ tin cậy chịu tải lâu dài là rất quan trọng.
• Các sản phẩm tiêu dùng từ dụng cụ thể thao đến bao bì, trong đó tính uốn cong ảnh hưởng đến khả năng sử dụng và tuổi thọ.

Bằng cách xác định điểm yếu trước khi sản xuất hoặc lắp đặt, thử nghiệm uốn giúp giảm rủi ro hỏng hóc, đảm bảo tuân thủ các thông số kỹ thuật thiết kế và hỗ trợ đổi mới trong phát triển vật liệu.

Thiết lập và quy trình kiểm tra

Thử nghiệm bắt đầu bằng việc chuẩn bị một mẫu, thường là một thanh hình chữ nhật, từ các vật liệu như nhựa, vật liệu composite, gỗ hoặc kim loại. Mẫu được đặt trên hai giá đỡ và một mũi tải được đặt ở điểm giữa. Chiều dài nhịp, tức là khoảng cách giữa các giá đỡ, thường được đặt theo tỷ lệ tiêu chuẩn, ví dụ 16:1 đối với mẫu nhựa ( nhịp/chiều sâu ).

Trong quá trình thử nghiệm:

• Mũi tải di chuyển xuống dưới với tốc độ được kiểm soát, tác dụng lực lên mẫu vật.
• Lực và độ võng được đo liên tục cho đến khi đạt đến độ gãy hoặc độ dịch chuyển tối đa.
• Dữ liệu tải trọng-độ võng thu được được sử dụng để tính toán cường độ uốn , mô đun và độ biến dạng.

Mũi tải và các giá đỡ được thiết kế với bán kính cụ thể để giảm thiểu sự tập trung ứng suất và tránh hư hỏng sớm.

Điều kiện thử nghiệm và các yếu tố chính xác

Kết quả chính xác phụ thuộc vào việc kiểm soát chính xác các thông số thử nghiệm, bao gồm:

• Chuẩn bị và xử lý mẫu, đảm bảo hình dạng, bề mặt hoàn thiện và điều kiện lưu trữ trước khi thử nghiệm đồng nhất.
• Tốc độ thanh giằng và tốc độ tải được thiết lập theo tiêu chuẩn có liên quan để duy trì khả năng so sánh.
• Chiều dài nhịp và sự căn chỉnh, ngăn ngừa sự phân bố ứng suất không đều.
• Hỗ trợ và tải bán kính mũi, phù hợp với kích thước mẫu và loại vật liệu.
• Kiểm soát môi trường vì nhiệt độ và độ ẩm có thể ảnh hưởng đến các vật liệu như polyme và gỗ.

Việc hiệu chuẩn thường xuyên máy thử nghiệm và đồ gá là điều cần thiết để có thể truy xuất nguồn gốc và tuân thủ các tiêu chuẩn.

Trong thử nghiệm uốn ba điểm, lực được tác dụng tại một điểm giữa. Trong thử nghiệm uốn bốn điểm , hai mũi tải trọng phân bổ tải trọng trên một phần lớn hơn của mẫu vật. Điều này tạo ra mô men uốn không đổi giữa các điểm tải trọng và có thể hiệu quả hơn trong việc phát hiện một số dạng hư hỏng nhất định.

Uốn ba điểm đơn giản hơn, ít đòi hỏi lắp đặt phức tạp hơn và phù hợp với thử nghiệm so sánh hoặc khi số lượng vật liệu bị hạn chế. Uốn bốn điểm được ưu tiên để đánh giá hư hỏng trong vùng trung tâm của mẫu mà không có thêm hiệu ứng cắt từ một điểm tải duy nhất.

Hệ thống chính xác để thử nghiệm uốn

Các thiết bị kiểm tra cơ điện của Mecmesin, bao gồm dòng MultiTest-dV và OmniTest , được thiết kế cho các ứng dụng lực từ thấp đến cao, cung cấp khả năng kiểm soát tải trọng và chuyển vị chính xác. Các hệ thống này cung cấp độ phân giải và độ ổn định cao, lý tưởng cho các vật liệu đòi hỏi độ nhạy với biến dạng.

Khả năng tương thích của đồ đạc và khung tải

Bộ gá uốn có thể điều chỉnh phù hợp với nhiều loại chiều rộng, độ dày và chiều dài nhịp mẫu. Bộ gá tương thích với máy đo độ giãn dài để đo biến dạng và có thể được tùy chỉnh cho các hình dạng mẫu bất thường. Tính linh hoạt này cho phép kiểm tra chính xác trên nhiều loại vật liệu.

Phần mềm kiểm soát thử nghiệm và phân tích dữ liệu

Phần mềm VectorPro cung cấp khả năng hiển thị trực quan theo thời gian thực các đường cong tải trọng so với độ võng và tự động hóa các phép tính như cường độ uốn , mô đun đàn hồi và biến dạng khi đứt. Người dùng có thể tạo các quy trình kiểm tra lặp lại với các tiêu chí đạt hoặc không đạt được lập trình sẵn, xuất dữ liệu ở nhiều định dạng và tạo báo cáo tuân thủ.

Hỗ trợ và tùy chỉnh ứng dụng

Đội ngũ ứng dụng của Mecmesin làm việc với khách hàng để lựa chọn hoặc thiết kế giải pháp thử nghiệm tối ưu. Các dịch vụ bao gồm thiết kế đồ gá , hiệu chuẩn hệ thống, lắp đặt và đào tạo, đảm bảo thiết bị được cấu hình cho cả yêu cầu thử nghiệm hiện tại và tương lai.

Kiểm tra uốn ba điểm được quản lý theo các tiêu chuẩn quốc tế đã được thiết lập, bao gồm:

• ASTM D790 - phương pháp thử tiêu chuẩn về tính chất uốn của nhựa không gia cố và gia cố.
• ISO 178 - xác định tính chất uốn của nhựa, chỉ định cách chuẩn bị mẫu, lựa chọn nhịp và tốc độ thử nghiệm.

Có các quy trình bổ sung dành cho vật liệu composite, bọt và vật liệu kết cấu, đảm bảo các phương pháp thử nghiệm phản ánh các đặc tính riêng biệt của từng loại vật liệu. Hệ thống Mecmesin có thể được cấu hình để đáp ứng các tiêu chuẩn này trong môi trường nghiên cứu, kiểm soát chất lượng và học thuật.

Nhựa và nhựa nhiệt dẻo

Thử nghiệm uốn cho thấy độ cứng, điểm chảy và chế độ phá hủy của nhựa, từ đó đưa ra quyết định lựa chọn vật liệu cho các ứng dụng chịu lực. Kết quả này định hướng các quyết định thiết kế trong hàng tiêu dùng, linh kiện ô tô và bao bì.

Vật liệu composite gia cường sợi

Trong lĩnh vực hàng không vũ trụ , hàng hải và ô tô , thử nghiệm uốn phát hiện hiện tượng tách lớp và nứt ma trận. Hiểu được các chế độ hỏng hóc này giúp các kỹ sư tối ưu hóa cấu trúc nhiều lớp để tăng cường độ bền và tuổi thọ.

Gỗ và tấm kỹ thuật

Đối với đồ nội thất, sàn nhà và các cấu kiện xây dựng , đặc tính chịu uốn và biến dạng là rất quan trọng. Thử nghiệm xác minh việc tuân thủ các yêu cầu về hiệu suất kết cấu và hỗ trợ phát triển các sản phẩm gỗ kỹ thuật mới.

Bọt và vật liệu nhẹ

Từ bao bì bảo vệ đến lõi hàng không vũ trụ, các vật liệu này được thử nghiệm để đánh giá khả năng chịu lực và khả năng chịu tải. Thử nghiệm uốn định lượng hiệu suất đồng thời mô phỏng các điều kiện tải trọng thực tế.

Mecmesin hỗ trợ các kỹ sư, nhà thiết kế và nhà nghiên cứu với các giải pháp kiểm tra uốn được thiết kế riêng cho nhựa, vật liệu composite, kim loại và vật liệu gỗ. Đội ngũ của chúng tôi có thể tư vấn lựa chọn đồ gá , tùy chỉnh thiết bị gá cho các hình dạng mẫu độc đáo và chứng minh sự tuân thủ ASTM D790 , ISO 178 và các tiêu chuẩn liên quan khác. Hãy liên hệ với chúng tôi để thảo luận về yêu cầu của bạn và tìm hiểu phương pháp hiệu quả nhất để đạt được kết quả chính xác và lặp lại trong thử nghiệm uốn ba điểm của bạn.