Приспособление для испытания на трех- и четырехточечный изгиб (ASTM D790, 6272, 7264)

Модель № WTF-FL (нержавеющая сталь)

IMG_2698

 

Рис. 1: Приспособление для испытания на трех- и четырехточечный изгиб

Это приспособление для испытания на изгиб, показанное на рис. 1 и 2, предназначено для испытания материалов как при трех-, так и при четырехточечном изгибе. До 1997 года один стандарт ASTM, т.е. ASTM D790, охватывал оба режима нагружения. Однако с 1997 года в ASTM D790 включено только трехточечное нагружение (ссылка 1), а для четырехточечного нагружения был создан новый стандарт ASTM, т.е. ASTM D6272 (ссылка 2). Эти два стандарта находятся под юрисдикцией Комитета ASTM D20-Plastics. В 2006 году комитет ASTM D30-Composites выпустил новый стандарт специально для композитов, ASTM D7264, озаглавленный "Свойства при изгибе полимерных матричных композитов, армированных волокном", который включает как трех-, так и четырехточечное нагружение (ссылка 3).

IMG_2702

Рис. 2: Вид различных компонентов приспособления для сгибания

Стандарты ASTM D790 и D6272 рекомендуют соотношение длины пролета образца к его толщине 16:1, хотя для определенных материалов допускаются соотношения 32:1, 40:1 и 60:1. Стандарт ASTM D7264 рекомендует соотношение 32:1, но допускает использование и других соотношений. Для типичного образца толщиной 0,1 дюйма и общепринятого соотношения длины пролета к толщине 16:1 это соответствует пролету опоры 1,6 дюйма, при этом в стандартах указывается дополнительный 10-процентный (минимум 0,25 дюйма) выступ образца на каждом конце.

Чтобы приспособиться к различным типам материалов, толщине образцов и соотношению длины пролета к толщине, длина пролета опор модели WTF-FL плавно регулируется во всем диапазоне длин пролетов до 8 дюймов. На основании выгравированы шкальные метки, помогающие установить желаемую длину пролета, которая достигается путем перемещения каждой из опор для образцов в требуемое положение. Затем эти опоры надежно фиксируются на месте путем затягивания винтов с шестигранной головкой с нижней стороны. Четырехточечную нагрузочную головку можно отрегулировать аналогичным образом, до максимального пролета 6 дюймов. На ней также выгравирована шкала, помогающая установить желаемую длину нагрузочного пролета. Для четырехточечного нагружения обычно используется либо третье, либо четвертьточечное нагружение, хотя стандарт ASTM D7264 допускает только четвертьточечное нагружение.

Все опоры и точки загрузки представляют собой цилиндры из закаленной стали, каждый диаметром 10 мм и длиной 2,5 дюйма, удерживаемые в пазах с помощью небольших пружин на каждом конце. Это позволяет вращать их, а также легко заменять при необходимости. По запросу могут быть предоставлены другие длины нагрузочных и опорных пролетов и диаметры цилиндров. Например, обычно используются нагрузочные цилиндры диаметром 4 мм, 6 мм и 10 мм. Например, в стандартах ASTM D790 и D6275 указаны цилиндры диаметром 4 мм и 10 мм.

Верхняя часть и основание приспособления для изгиба имеют резьбовое отверстие 1"-14 для крепления к испытательной машине. Для крепления к любому типу соединения для конкретной испытательной машины могут быть изготовлены специальные адаптеры, но они не входят в комплект приспособления.

Также могут быть разработаны и изготовлены специальные приспособления для изгиба. Один из таких примеров показан на рис. 3. Это полностью регулируемое приспособление с трехточечным нагружением имеет опорные цилиндры, которые свободно катятся по своим плоским опорным поверхностям, когда образец прогибается под нагрузкой. Это приспособление также спроектировано таким образом, что можно использовать взаимозаменяемые цилиндры различных диаметров. Хотя большинство стандартов не требует использования катящихся опорных цилиндров, при желании можно воспользоваться этой опцией.

IMG_3491

Рис. 3: Полностью регулируемое приспособление для трехточечного изгиба с опорами для цилиндров и сменными нагрузочными и опорными цилиндрами с дополнительными адаптерами (показаны цилиндры диаметром 3, 6,4, 10 и 12 мм).

FL-Роликовые опоры 1

Рис. 4: Полностью регулируемое приспособление для трехточечного изгиба с опорами для катящихся цилиндров с дополнительными адаптерами.

FL Rolling Support-Closeup

Рис. 5: Крупный план типичного опорного цилиндра качения.

приспособление для испытания на трех- и четырехточечный изгиб_6

Рис. 6: Малогабаритные конфигурации трехточечных и четырехточечных приспособлений для тестирования костей мыши.

приспособление для испытания на трех- и четырехточечный изгиб_7

Рис. 7: Приспособление для трехточечного изгиба с регулируемым пролетом, из никелевого суперсплава, для использования при высокотемпературных испытаниях.

приспособление для испытания на трех- и четырехточечный изгиб_8

Рис. 8: Миниатюрное приспособление для четырехточечного изгиба с фиксированным пролетом (опорный пролет 4 мм и нагрузочный пролет 2 мм).

Также могут быть предусмотрены приспособления для изгибания пролетов с винтовой регулировкой, аналогично  Приспособление для сдвига коротких балок и Приспособление для сгибания длинной балки.

Источники дополнительной информации:

1) Стандарт ASTM D790-10 (2010), "Свойства на изгиб неармированных и армированных пластмасс и электроизоляционных материалов", Американское общество по испытаниям и материалам, Западный Консхокен, Пенсильвания (впервые выпущен в 1970 году).

2) Стандарт ASTM D6272-10 (2010), "Свойства изгиба неармированных и армированных пластмасс и электроизоляционных материалов при четырехточечном изгибе", Американское общество по испытаниям и материалам, Западный Консхокен, Пенсильвания (впервые выпущен в 1998 году).

3) Стандарт ASTM D7264-07 (2007), "Свойства композиционных материалов с полимерной матрицей при изгибе", Американское общество по испытаниям и материалам, Западный Консхокен, Пенсильвания (впервые выпущен в 2006 году).