四点弯曲试验研究
3. 3. 1 挠度法 通过位移采集系统采集线位移曲线及数据见图
9 和表 2。
图 7 挠度法原理图 Fig. 7 Schematic diagram for pinciple
of flexibility method
3. 2 应变法测量狗腿度 应变片法测量狗腿度时, 需在接箍两侧、管体弯
曲的内外弧侧对称位置贴 4 片应变片( 图 8) 。 应变片距离接箍端面的距离[ 3] L 3( D t) 1/ 2 ;
摘 要: 四点弯曲试验是 I SO 13679 标准规定 的油井管接头评价试验中的一项。通过对比计算确立了四点弯曲 力 学模型, 并以此为依据设计制造了四点弯曲试验 设备, 最终 利用挠 度法及 应变片 法测量 狗腿度验 证了力 学模型 的 正确性及设备的合理性, 并对比了两种方法的实 用性。 关键词: 四点弯曲; 狗腿度; 挠度; 应变 中图分类号: T G 115. 5 文献标志码: A 文章编号: 1001 0777( 2010) 02 0044 04
第 28 卷第 2 期 2010 年3月
物 理测试 Physics Examinat ion and T esting
Vo l. 28, N o. 2 M ar. 2010
四点弯曲试验研究
刘家泳, 汪 尧, 戈 晓, 张丽敏, 张冬梅, 刘学志
( 天津钢管集团股份有限公 司技术中心, 天津 300301)
( l 1 2 - a1 2 ) - ( P 2 b2 / l2 ) ( l 2 2 - b2 2 ) 式中: M 为弯矩。
对图 3 中 ABC 段运用三弯矩方程得到力学模 型见图 4。
图 3 四点弯曲设备力学模型 Fig. 3 Mechanical model of Four point
bending equipment
图 8 应变片法试验模型 Fig. 8 Test model of strain gauging method
外弧侧的弯曲应力差; 为内外弧侧的弯曲应变差, 通过实际测得; E 为 钢的弹性 模量 ( 一般取 30, 以 106 为单位) 。
试验中通过采集的应变值控制加载油缸所施加 的载荷来控制试样的狗腿度。 3. 3 试验验证
three moment equation
由于模型中 B、C 点是对称的, 故得 M B = MC = P ( l - a) ( a2 - 2 l a) / l ( 2l 1+ 3l) ,
同公式 2 中 M2 比较, 假如 MB = MC M 2 , 即 P( l- a) (a2 - 2 l a) / l (2l1 + 3l) P a2 / l 推导后得出: a2 + 2 a l1 + 2 l2 0, 由于 a、l1 、l2 都为正值, 所以上式不成立, 因此 MB = MC < M2 , 即 图 3 中力学模型对试样的要求最苛刻, 也最符合实 际情况, 因此最终确定采用此力学模型。
充分考虑设备的制造、操作方便、使用寿命及安 全性等方面的因素, 需在两端固支之间加两个支点, 建立力学模型见图 3, 并通过三弯矩方程计算此力 学型的准确性及对试样的苛刻程度。力学模型见图 5。三弯矩方程[ 2] : M A l1 + 2M B( l1 + l2 ) + M C l 2 = - ( P 1 a1 / l 1 )
Abstract: Fo ur point bending test is one o f the pr ocedur es for ev aluatio n test o f pipe co nnctio n which is stipulat ed by ISO 13679 standard. A utho rs her eby builtup a mechanical model o f fo ur po int bending . T he equipment fo r fo ur po int bending t est w as designed and manufactured by the mechanical model. Finally cor rectness of mechanical mo del and validity of the equipment w er e v alidated by flex ibility and strain g aug ing methods and co nt rasted the practicabili ty betw een two test ing method. Key words: F our po int bending ; dog leg ang le; flex ibility ; stra in g auging
1ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ四点弯曲力学模型的建立
初步确立三种力学模型, 通过对比计算选择其
中对试样要求最苛刻的力学模型。
1. 1 试样两端铰支力学模型[ 2]
试样两端铰支力学模型见图 1。其计算挠度及
弯矩的公式为:
最大挠度 f 1 = P a l2 / 24E J ( 3- 4 2 )
最大弯矩 M1 = P a
( 1)
1. 2 试样两端固支力学模型
以完成的 ISO13679 CA L 级 B 系试验为例, 同一试样同时采用挠度法及应变片法进行狗腿度的 测量, 试样信息见表 1。
表 1 试样信息表 Table 1 Information of test sample
试样规格
钢种
钢级
扣型
177. 80 8. 05 mm
30M nCr6 N80Q
TP CQ
第2期
刘家泳等: 四点弯曲实验研究
45
图 4 三弯矩方程力学模型 Fig. 4 Mechanical model of three moment equation
图 2 两端固支四点弯曲力学模型 Fig. 2 Double fixed stay mechanical
model of four point bending
534. 961
20
- 551. 715 - 529. 332 527. 378
537. 726
20
- 504. 565 - 571. 713 532. 551
527. 375
20
- 531. 557 - 524. 565 548. 231
515. 286
20
- 542. 365 - 530. 229 525. 589
图 10 应变曲线图 Fig. 10 Curve diagram of strain
表 3 应变数据表
Table 3 Data sheet of strain gauging method
内弧 1/
内弧 3/
外弧 1/
外弧 3/ 狗腿度/
( ) 30 m
- 526. 949 - 549. 332 524. 964
Research of Four Point Bending Test
LIU Jia yong, WANG Yao, GE Xiao, ZH ANG L i min, ZH ANG Dong mei, LIU Xue zhi
( Resear ch and Develo pment Center of T ianJin P ipe G ro up Co L td, T ianJin 300301, China)
四点弯曲试验主要目是模拟油井管在下井过程 中沿井眼轨 迹产生 的曲率, 俗称 狗 腿度 ( / 100f t ) [ 1] , 以此考验油井管接 头性能。试验方 法是 将试样两端固定在载荷架上, 通过四点弯曲装置在 试样两端约束之间等距离放置两个弯曲加载油缸, 并保证它们施加相等的载荷以达到标准或用户所要 求的狗腿度。
度与线位移传感器实际测量的挠度进行对比, 达到 控制样管狗腿度的目的, 其原理见图 7。
挠度 f = d= d3 - ( d1 + d2 ) / 2= R- R cos( / 2) ,
= u / 1 200, R= 1 200/ ( / 180) 式中: d1 、d2 、d3 为线位移传感器实测值; 跨距 u 为 实测值; 为给定狗腿度( / 100f t ) ; 为跨距 u 对应 的角度。
试样两端固支力学模型见图 2。其计算挠度及
弯矩的公式为:
最大挠度 f 2 = P a2 l / 24E J ( 3- 4 )
最大弯矩 Mmax 2 = P a2 / l
( 2)
式中: P 为集中载荷; = a/ l; Q 为剪力, 对邻近截面 所产生的力矩沿顺时针方向者为正; M 为弯矩, 使 截面上部受压, 下部受拉者为正; f 为挠度, 向下变 位者为正; E 为弹性摩量; J 为截面的轴惯性矩, 对 管来说, J = / 32 ( D 4 - d4 ) = 0. 0982( D 4 - d4 )
2 四点弯曲试验设备的制造
根据图 3 力学模型设计制造四点弯曲试验设备 见图 6。经校核, 设备强度、弯曲加载油缸载荷的控 制精度达到设计要求。
3 四点弯曲试验方法的研究
3. 1 挠度法测狗腿度 挠度法测量狗腿度, 通过给定狗腿度计算出挠
46
物理测试
第 28 卷
图 6 四点弯曲试验设备 Fig. 6 Four point bending equipment
实测挠度 f /in 0. 515 9 0. 529 4 0. 516 7 0. 524 6 0. 496 6
利用 3. 1 公式计算结果显示实际测得挠度与利 用给定 狗腿 度 计算 出的 挠 度基 本 一致, 符 合 ISO13679 标准的要求, 达到了预定的试验效果。 3. 3. 2 应变法
通过应变采集系统得到应变曲线( 图 10) 及数 据( 表 3) 。
基于四点弯曲法的机械式复合管弯曲性能研究_李华军
双金属复合管弯曲时， 以管道中心为原点向
两侧对称排列， 共测量 3 个截面， 每个截面测量
8 个点 4 组外径数据， 取最大值和最小值计算椭
圆度 T， 并与标准规定值做对比。 椭圆度 T 的计
算公式为：
T= max（D0·° D45·° D90·° D135°）-min（D0·° D45·° D90·° D135°） D
根据试验目的要求与四点弯曲试验法的特点， 结合双金属复合管特殊的结构， 选用四点弯曲试 验法， 既可测试双金属复合管的最小弹性弯曲半 径， 又可以测试双金属复合管基衬分离的最小弯 曲半径及双金属复合管的其它弯曲性能。 1.2 试验装置
由于国内外进行双金属复合管整管弯曲试验 较少， 除了自制的一些简易试验设备外， 没有标 准化的试验装置。 针对 准 219 mm×（11＋3） mm 的 X65+316L 机械式双金属复合管， 中国石油集团 石油管工程技术研究院自制了一台卧式管道全尺 寸四点弯曲试验设备， 该设备包括测力系统和静 态应变采集系统， 在整个弯曲试验过程中， 可以 进行加载载荷数据采集和管体应变数据采集。 另 外， 在此基础上又自制了一台立式管道全尺寸四 点弯曲试验设备， 该设备除包括了测力系统和静 态应变采集系统外， 还编制了数据处理系统。
利用极限弯曲半径理论计算公式可计算 准 219 mm×11 mm X65 基管的极限弯曲半径， 其 结果半径见 表 2。 除 此 之 外 ， 在 进 行 弯 曲 试 验 中， 通过调整设备尽可能地使管材弯曲， 从外观 上判断管体是否压溃失效， 再通过公式（1）计算 极限弯曲半径。
表 2 准 219 mm×11 mm X65 基管的极限弯曲半径
Study on the Bending Performance of Mechanical Composited Pipe Based on Four Point Bending Technique
沥青混合料自愈合特性四点弯曲疲劳试验研究
沥青混合料自愈合特性四点弯曲疲劳试验研究黄卫东;李本亮;黄明【摘要】通过应变控制四点弯曲疲劳试验,变化加载频率分析沥青混合料的即时自愈合,变化愈合温度、时间、荷载和损伤程度分析沥青混合料的后期自愈合.结果表明:沥青混合料的即时自愈合伴随加载产生,愈合效果为SBS-AC13＞TB-AC13＞基质-AC13;愈合温度、时间、荷载对沥青混合料的后期愈合具有正面作用,而损伤程度具有负面作用;橡胶沥青混合料疲劳寿命对自愈合条件的依赖性小于SBS沥青混合料,对沥青用量变化敏感性低于SBS沥青混合料;橡胶沥青混合料的劲度模量恢复率大于疲劳寿命恢复率,且疲劳寿命恢复率的离散性较大,劲度模量恢复率的离散性较小.【期刊名称】《建筑材料学报》【年(卷),期】2015(018)004【总页数】6页(P572-577)【关键词】沥青混合料;四点弯曲疲劳试验;自愈合特性【作者】黄卫东;李本亮;黄明【作者单位】同济大学道路与交通工程教育部重点实验室,上海201804;同济大学道路与交通工程教育部重点实验室,上海201804;上海市政工程设计研究总院博士后工作站,上海200092【正文语种】中文【中图分类】U414沥青材料具有自愈合能力，传统的疲劳研究大多没有考虑沥青的这种愈合能力，从而低估了沥青材料的疲劳寿命.Bazin等［1］认为，沥青材料的自愈合是劲度模量和强度的自我修复过程，它发生在损害过程中、停歇状态下或高温期间.许多研究［1－8］均证明了沥青材料的自愈合特性，并确定了加载应变、间歇时间、混合料结构及改性沥青、不同的加载间歇比例等因素对自愈合的影响.但是，既有研究［9－10］多基于基质沥青，对改性沥青混合料的研究较少，而且国内表面层普遍使用改性沥青，其疲劳性能是关注的重点.本文通过疲劳试验研究沥青混合料的自愈合能力与特性，以期为其疲劳寿命用于路面设计提供技术支撑.1 原材料与试验方法1.1 沥青在埃索70＃基质沥青中掺入4.5%（质量分数）线性SBS，通过剪切、搅拌并经发育制备SBS 改性沥青；溶解性胶粉改性沥青（TB 改性沥青）采用成品沥青，其表面光滑，存储稳定，性能等级为PG58－28.试验用沥青性能指标见表1.表1 试验用沥青性能指标Table 1 Characteristic of asphalt usedNote：＊for test temperature at 10℃；＊＊for viscosity at 60℃.橡胶沥青（AR）由埃索70＃基质沥青内掺20%（质量分数）的425μm（40 目）胶粉（金华产），在185℃搅拌1.5h制成.1.2 矿料和级配矿料采用江苏溧阳产的粗集料，分为3～5，5～10，10～15档，细集料使用浙江吉安产0～3mm 石灰岩，填料使用石灰岩矿粉.集料各项指标符合JTG F40—2004《公路沥青路面施工技术规范》要求.TB，SBS改性沥青混合料采用AC13级配，混合料的级配曲线见图1.TB－AC13和SBS－AC13采用4%（体积分数）的目标空隙率，沥青用量（质量分数）分别为4.7%，4.6%；AR 采用5.5%（体积分数）的目标空隙率，沥青用量为7.6%.1.3 试验方法采用小型震动压路机碾压成型沥青混合料板（通过碾压次数来控制试件空隙率），而后切割成400mm×63.5mm×50mm 的小梁试件.参照美国AASHTO T321标准［11］进行应变控制四点弯曲疲劳试验，选用第50 次的劲度模量作为初始劲度模量.疲劳试验条件见表2.沥青混合料疲劳寿命确定方法有50%劲度模量衰减（Nf50）方法［11］和归一化劲度模量峰值（NfNM）方法［12］.研究表明，Nf50适用于基质沥青，而NfNM更适用于改性沥青［13］.考虑到试验所用沥青包括基质和改性沥青，试验中依研究对象和试验条件选取不同方法.沥青混合料的自愈合发生在加载过程中和间歇期，依自愈合的发生时间不同，将自愈合分为即时自愈合和后期自愈合.即时自愈合伴随加载过程发生，通过改变加载频率来分析即时自愈合；后期自愈合在加载停止的间歇期内发生，通过变化间歇条件来分析后期自愈合.图1 试验混合料级配Fig.1 Gradation of asphalt mixture used表2 应变控制四点弯曲疲劳试验条件Table 2 Strain－controlled four point bending fatigue test parameters2 即时自愈合试验结果与分析对基质沥青、SBS改性沥青和TB 改性沥青混合料进行3个频率的疲劳试验.沥青用量为5%，应变水平为1 000×10－6，试验温度为15 ℃.试验发现，Nf50小于NfNM，且二者差值基质沥青较小，改性沥青较大.对于沥青材料，从Nf50到NfNM是微裂缝的形成与发展阶段，体现了沥青的愈合性能.由于自愈合能力强的沥青混合料Nf50与NfNM差值较大，因此可通过RL（即疲劳寿命比NfNM／Nf50）值来解释这种自愈合作用.图2 沥青混合料劲度模量与加载频率的关系Fig.2 Relationship of asphalt mixture stiffness and loading frequency图3 沥青混合料疲劳寿命比与加载频率的关系Fig.3 Relationship of RL and loading frequency沥青混合料劲度模量、疲劳寿命比与加载频率的关系见图2，3.由图2，3可见，随着加载频率的增加，沥青混合料的劲度模量增大；基质沥青AC13的疲劳寿命降低不明显，而改性沥青AC13的疲劳寿命降低显著.自愈合贯穿整个加载过程，不同沥青混合料的即时自愈合效果不同.SBS－AC13具有较好的即时自愈合效果，TB－AC13 次之，而基质沥青AC13的即时自愈合效果最弱.这与材料特性有关，因为SBS改性沥青在加载过程中产生了更多的耗散能，从而促进了沥青材料的自愈合.3 后期自愈合试验与结果分析本文将达到疲劳结束条件的试件经过各种愈合处理，再次进行疲劳试验.后期自愈合条件见表3.表3 后期自愈合条件Table 3 Conditions of after loading self－healing of asphalt mixture采用疲劳寿命恢复率（即愈合后增加的疲劳寿命／疲劳寿命）和劲度模量恢复率（即愈合后的劲度模量／初始劲度模量）来评价沥青混合料的愈合效果.试件经自愈合条件处理后，在室温静置1d，然后进行疲劳试验，试验结果见表4.3.1 自愈合条件的影响本文分别考察了A，B，C，D，E，F条件对沥青混合料自愈合的影响.从条件A 到条件F，沥青混合料自愈合时间不断延长，放置温度不断升高，荷载不断增大.自愈合条件对SBS改性沥青与AR 沥青混合料疲劳恢复的影响见图4.由图4 可见，当温度从15℃升高到70℃时（A～D），沥青混合料的整体愈合效果相当或稍有增加，70℃1d的疲劳寿命愈合效果即可达到50%左右，而常温需要数月（AR 混合料）甚至数年（SBS改性沥青混合料），表明高温短时间的愈合效果要优于低温长时间的愈合效果.在常温条件下，随着A，B，C 的自愈合时间增加，SBS改性沥青和AR 混合料的愈合效果均有所增加，且SBS改性沥青混合料的劲度模量前期恢复率较大（4个月恢复率已超过50%），疲劳寿命恢复率持续增大，7个月增加达14.0%，而AR 混合料的疲劳寿命恢复率只增加5%；经过高温1，2d 的自愈合后，SBS改性沥青混合料的疲劳寿命恢复率增加15%，而AR 混合料的疲劳寿命恢复率仅增加6.3%.在70℃时，从无荷载到有荷载（D，E），沥青混合料的劲度模量恢复率增大8%左右，而疲劳寿命相差不大甚至略有下降.综合比较A～F 的愈合条件，2种沥青混合料的劲度模量与疲劳寿命均有较大恢复，且劲度模量恢复率大于疲劳寿命恢复率；AR 混合料愈合情况优于SBS改性沥青混合料，且AR 混合料的疲劳寿命恢复率和劲度模量恢复率均在64.2%～74.6%之间，而SBS改性沥青混合料的疲劳寿命恢复率和劲度模量恢复率均在29.2%～74.8%之间.SBS改性沥青混合料的劲度模量恢复率和疲劳寿命恢复率变异系数分别为12.7%，24.8%，AR 混合料分别为5.7%，13.9%，说明AR混合料受自愈合条件的影响较小.变异系数的差异也反映出沥青混合料的疲劳寿命离散性较大，劲度模量离散性较小.表4 不同后期自愈合条件下沥青混合料的自愈合结果Table 4 Test results of after load self－healing of asphalt mixture图4 自愈合条件对SBS改性沥青与AR混合料疲劳恢复的影响Fig.4 Influence of healing conditions on recovery of SBS and AR asphalt mixture3.2 沥青用量的影响沥青用量对SBS 改性沥青和AR 混合料自愈合率的影响见图5.图5 沥青用量对SBS改性沥青和AR混合料自愈合率的影响Fig.5 Influence ofasphalt content on recovery of SBS and AR asphalt mixture由图5可见，随沥青用量的增加，2种沥青混合料的自愈合效果趋好，疲劳寿命和劲度模量的恢复率增加，且劲度模量恢复率均高于疲劳寿命恢复率.AR 混合料的恢复程度优于SBS改性沥青混合料，但其劲度模量恢复率对沥青用量较为敏感，沥青用量增加1%，劲度模量恢复率增加1.5%，与之相应，SBS改性沥青混合料的恢复率仅为0.7%.SBS 改性沥青混合料疲劳寿命恢复率随沥青用量增加有大幅增加，沥青用量增加1%，其疲劳寿命恢复率增加4.0%，而AR 混合料疲劳寿命恢复率随沥青用量增加略有下降，这可能与9%沥青用量下的自愈合条件苛刻有关.3.3 损伤程度的影响将SBS－AC13，TB－AC13疲劳试验后（对应疲劳寿命Nf50－0，模量Stiffness－0）的试件，先在50℃恒温烘箱中静置4h，然后在室温下静置1d，再进行第1次愈合后的疲劳试验（对应疲劳寿命Nf50－1，模量Stiffness－1，模量恢复率Recovery－1，下同），经过同样处理，进行第2次愈合后的疲劳试验，并以劲度模量比0.50为结束条件.因无法得到全部试验的Nf50和NfNM，采用较为稳定的初始劲度模量恢复率作为疲劳自愈合程度的评价标准，结果如表5所示. 表5 不同损伤程度的沥青混合料自愈合结果Table 5 Test results of after load self－healing of asphalt mixture under different damage ratio试验发现，以劲度模量比0.05结束疲劳试验的试件有明显裂纹，且SBS－AC13比TB－AC13更为明显，依据ROWE 等［14］的疲劳4阶段（调整、微裂缝产生、裂缝生成与发展、破坏）划分，该试件已经进入了裂缝生成与发展阶段；而采用劲度模量比0.20或0.50结束的试件尚处于平稳阶段，以劲度模量比0.80结束试验的试件尚在内部加热调整阶段.沥青混合料的损伤程度对劲度模量的影响显著，深度损伤（如以劲度模量比0.05为结束条件）的试件，其劲度模量恢复率仅为20%左右，而轻微损伤的试件，其劲度模量恢复率可达95%.在整体愈合率方面，SBS，TB改性沥青混合料第1次愈合后的疲劳自愈恢复率－1相当，但第2 次愈合后的疲劳自愈恢复率－2相差较大，且TB 改性沥青混合料的疲劳自愈恢复率－2大于SBS改性沥青混合料的疲劳自愈恢复率－2，表明TB 改性沥青混合料对多次疲劳加载的恢复能力大于SBS 改性沥青混合料，这可能与TB改性沥青特殊的胶粉大分子构成有关.4 结论（1）小梁试验验证了沥青混合料的自愈性能，自愈合分为即时自愈合和后期自愈合.（2）加载频率增加，沥青混合料劲度模量增加，疲劳寿命和疲劳寿命比降低.采用疲劳寿命比评价沥青混合料即时自愈合能力因沥青类型不同而异，本研究中SBS改性沥青混合料＞TB改性沥青混合料＞基质沥青混合料.（3）AR 混合料疲劳寿命受自愈合条件的影响较小，而对SBS改性沥青混合料的影响则较大.沥青混合料的劲度模量恢复率高于疲劳寿命恢复率，且疲劳寿命恢复率的离散性较大，劲度模量恢复率的离散性较小.（4）温度、时间、荷载、沥青用量对沥青混合料后期自愈合具有正面作用，而损伤程度具有负面作用.在高温条件下，荷载对自愈合的影响较小；沥青用量增加1%，SBS改性沥青混合料的疲劳寿命恢复率增加4%，而AR 混合料的疲劳寿命恢复率几乎无变化；轻微损伤（劲度模量比0.80）的多次愈合恢复率大于90%，而深度损伤（劲度模量比0.05）的多次愈合恢复率小于20%.参考文献：［1］BAZIN P，SAUNIER J.Deformability，fatigue and healing propertiesof asphalt mixes［C］∥The Third International Conference on the Structural Design of Asphalt Pavements.London：［s.n.］，1972：438－451.［2］DANIEL J S，KIM Y boratory evaluation of fatigue damage and healing of asphalt mixtures［J］.Journal of Materials in Civil Engineering，2001，13（6）：434－40.［3］GARCÍA Á.Self－healing of open cracks in asphalt mastic［J］.Fuel，2012，93：264－272.［4］KIM B，ROQUE R.Evaluation of healing property of asphalt mixtures ［J］.Transportation Research Record：Journal of the Transportation Research 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微机电系统(MEMS)技术 层状MEMS材料界面吸附能的四点弯曲试验方法-最新国标
层状MEMS材料界面吸附能的四点弯曲试验方法1 范围本文件规定了一种基于断裂力学概念的四点弯曲测量方法，用于测量层状微机电系统(MEMS)中最弱界面的界面吸附能。
该测试方法适用于在半导体基底上沉积薄膜层的MEMS器件。
薄膜层总厚度宜小于支撑基底（通常是硅晶片）厚度的1/100。
注：在各种MEMS器件中，有许多层状材料界面，其吸附能对MEMS器件的可靠性至关重要。
四点弯曲试验利用作用在层状MEMS器件试验件上的纯弯曲力矩，以最弱界面稳态开裂的临界弯曲力矩来测量界面吸附能。
2 规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。
其中，注有日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。
GB/T 26111 微机电系统（MEMS）技术术语3 术语、定义、符号和名称3.1 术语和定义GB/T 26111界定的以及下列术语和定义适用于本文件。
3.1.1能量释放率energy release rate在裂纹增长过程中释放的单位表面积的应变能。
注：能量释放率被认为是裂纹驱动力，单位为J/m2。
3.1.2界面吸附能interfacial adhesion energy在裂纹扩展时的临界能量释放率。
注：其单位为J/m2。
3.2 符号和名称试验件的形状和符号分别如图1和表1所示。
试验件的整体形状类似于三明治式悬臂梁，它应有一个预制裂纹或一个用于萌生裂纹的缺口。
裂纹萌生后，裂纹沿着层状材料体系中最弱的界面延伸。
a）试验前带有预制裂纹的试验件示意图b）裂纹延伸后的试验件示意图标引序号说明：1 层状材料2 带缺口的预制裂纹3 界面裂纹4 上辊轴5 下辊轴图1 四点弯曲试验示意图表1 试验件的符号和名称4 试验件4.1 概述层状MEMS材料的试验件应采用与实际MEMS器件的相同制造工艺制备。
试验件的加工应防止形成意外的裂纹或缺陷及界面层分离。
无铅BGA焊点温度循环及四点弯曲可靠性能实验研究
研究 。对 比了两种可靠性能实验研究 中无铅 焊点裂纹扩展特征 ，发现 四点弯曲试验 中裂纹 为沿 晶和穿 晶混合模 式 ，温度循环裂纹扩展 一般沿 晶进行 ，并且 温度循环实验后断面处存 在明显 的再结 晶现象 。 关键词 ：裂纹 ；金属 间化合物 ；再结 晶 中图分类号： Ｎ ０ 文献 标识码： 文章编号：０ １ ３７ （０００ — ３ ２ ０ Ｔ ６ Ａ １０ — ４ ４２ １）６ ０ ３ — ３
电子工艺技术
３２ ３
Ｅ ｃ ｏｉ ｒｃｓ ｃｎｌ ｙ ｌ ｔ ｎ ｓ ｏｅｓ ｅｈｏ ｇ ｅ ｒ ｃＰ Ｔ ｏ
２１年１月 第；鲞第６ ００ １ ； 期
无铅Ｂ Ａ Ｇ 焊点温度循环及 四点弯 曲可靠性能实验研 究
王玲 ，王宏芹 ，符永高”，王鹏程 ，杜彬 ，万超 ，宋志伟
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【． ｈｎ ｔｏ ａ ｌｃｒ ｐ ａ ａｕ ｅ ｅ ｒｈＩｓｉｕｅ ５ ３ ０ Ｃ ｉａ １ Ｃ ｉａＮａｉｎ ｌ ｅ ｔｉ Ａ ｐ ｒ ｔ ｓＲ ｓ ａｃ ｔ ｔ， ０ ． ｈｎ Ｅ ｃ ｎ ｔ １ ０
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钢筋混凝土适筋梁四点弯曲加载实验的受力研究
钢筋混凝土适筋梁四点弯曲加载实验的受力研究作者：辛思远来源：《卷宗》2018年第23期摘要：钢筋混凝土适筋梁在我国的应用极为广泛，一方面由于其延性破坏的特点明显优于超筋梁和少筋梁的没有征兆的脆性破坏，另外一方面在破坏的时候梁上部混凝土被压碎而下部钢筋受拉屈服，因而材料得以充分发挥。
本文将以适筋梁的实验为基础，对其承载力和变形性能进行研究，探究混凝土适筋梁的力学特性。
关键词：钢筋混凝土适筋梁；变形性能；应变值；平截面假定的验证1引言实验目的：（1）了解适筋梁的受力过程和破坏特征（2）验证钢筋混凝土正截面承载力计算理论和计算公式（3）掌握钢筋混凝土受弯构件的试验方法及荷载、应变、挠度、裂缝宽度等数据的测试技术和有关仪器的使用方法。
实验方法：为了探究钢筋混凝土适筋梁的受力性能，采取贴应变片的方法获得在持续加载过程中梁内钢筋（应变片预埋进去）的应变和梁的各个表面的应变情况，即可得到相应的受力曲线。
2 实验材料2.1 HRB400级的钢筋，；纵筋2根直径为20的钢筋， =6282.2 C30的混凝土；b=150 ，h=3002.3 150试块，用以确定混凝土的强度。
2.4 300 长的HRB400钢筋，用以确定钢筋的屈服强度、极限强度和延伸率的大小。
3 试验装置试验梁放置于静力试验台座上，通过加荷架用千斤顶施加荷载。
加荷装置见图1所示。
每根梁布置百分表5块，以测定跨中挠度。
用电阻应变仪量测钢筋和混凝土在各级荷载作用下的应变（见图2）。
4试验步骤及实验现象：4.1量测实际尺寸，熟悉仪表操作加载前所需要的准备工作是测量试验梁的长、宽、高、电阻应变片位置以及支座和加荷载位置的实际尺寸并做记录。
4.2加荷方法（1）本实验为适筋梁，开裂所对应的千斤顶的荷载30kN左右，取其1/15，在开裂前荷级差为2kN。
（2）极限弯矩所对应的千斤顶的荷载为150kN，在开裂后的荷级差取为20 kN，加荷至快要达到破坏时适当减小级差。
材料的抗弯性能研究
材料的抗弯性能研究材料的抗弯性能是指材料在承受弯曲力作用下的抵抗能力，是评价材料强度和韧性的重要指标之一。
本文将探讨材料抗弯性能的研究方法和影响因素。
一、抗弯性能的测试方法为了研究材料的抗弯性能，通常采用三点弯曲试验或四点弯曲试验。
三点弯曲试验是将材料样品固定在两个支撑点上，施加力于中间一个点，使其产生弯曲。
四点弯曲试验在三点弯曲试验的基础上增加了一个支撑点，能够更准确地评估材料的弯曲性能。
测试过程中，需要测量施加力和挠度的关系。
传统的方法是使用机械试验机来进行测试，通过记录载荷和挠度的变化曲线，可以得到材料的弹性阶段、塑性阶段和断裂阶段的表现。
二、影响抗弯性能的因素1. 材料的成分和结构：不同的材料具有不同的抗弯性能。
例如，钢的抗弯性能往往比木材更好，因为钢具有更高的强度和韧性。
2. 加工工艺：材料的加工工艺会对其抗弯性能产生影响。
例如，冶金学中的变形工艺可以提高金属材料的晶体结构和强度。
3. 温度和湿度：温度和湿度的变化会对材料的抗弯性能产生影响。
高温和潮湿的环境可能会导致材料的脆化和降低其抵抗变形的能力。
4. 外加载荷：外加载荷的大小和方向也会对材料的抗弯性能造成影响。
不同方向施加的力可能会导致材料的不同变形模式和破坏方式。
三、提高抗弯性能的方法1. 材料选择：在设计和工程中，可以选择具有更高抗弯性能的材料。
例如，可以选择高强度钢材替代一般钢材。
2. 结构设计：合理的结构设计可以增强材料的抗弯性能。
例如，在梁的设计中可以采用增加截面的方法来提高其强度和刚度。
3. 加工控制：在材料的生产和加工过程中，合理的加工控制可以提高材料的抗弯性能。
例如，通过热处理、轧制等控制手段来改善材料的晶体结构和纯度。
四、材料的抗弯性能在工程中的应用1. 结构工程：工程结构中需要选择具有足够抗弯性能的材料，以确保结构的稳定性和安全性。
2. 车辆制造：汽车、火车等交通工具的制造过程中，需要选择具有抗弯性能的材料，以确保车辆在行驶和受力时不会产生过大的变形或破坏。
沥青混合料四点弯曲疲劳实验模块实验原理
沥青混合料四点弯曲疲劳实验模块实验原理一、材料疲劳行为沥青混合料是一种典型的粘弹性材料，其在长时间和重复载荷的作用下会表现出明显的疲劳行为。
在疲劳过程中，沥青混合料的力学性能会发生变化，逐渐降低至失效。
因此，了解沥青混合料的疲劳行为对于评估其使用寿命和耐久性具有重要意义。
二、弯曲应力分析四点弯曲疲劳实验是一种常用的测试方法，用于评估沥青混合料在重复弯曲应力作用下的性能。
在实验中，试样放置在两个相对的支撑点上，并在试样的中部施加弯曲应力。
随着应力的重复加载，试样内部的应力分布发生变化，导致其性能逐渐降低。
三、重复加载条件在四点弯曲疲劳实验中，试样需要承受重复的弯曲应力。
这些应力的频率、幅值和循环次数等参数对于实验结果具有重要影响。
通过对这些参数的调整，可以模拟不同使用条件下的疲劳损伤。
四、疲劳损伤机制在重复加载条件下，沥青混合料内部会发生微裂纹、颗粒破碎和粘聚力损失等损伤机制。
这些损伤会导致试样的强度和刚度逐渐降低，最终导致断裂失效。
通过对这些损伤机制的研究，可以深入了解沥青混合料的疲劳性能和耐久性。
五、实验数据处理实验数据处理是四点弯曲疲劳实验的重要环节之一。
通过对实验数据的分析，可以得出试样的应力-应变曲线、弹性模量、弯曲强度等力学性能参数。
同时，还可以计算试样的疲劳寿命和损伤因子等指标，以评估其耐久性。
六、寿命预测模型基于实验数据和理论分析，可以建立寿命预测模型，用于估算沥青混合料在不同条件下的使用寿命。
这些模型通常考虑材料的性能参数、环境因素和使用条件等因素，通过数学公式或计算机模拟方法进行预测。
七、材料优化建议通过对四点弯曲疲劳实验结果的分析，可以为沥青混合料的优化提供建议。
例如，调整原材料的配比、添加增强剂或优化加工工艺等措施可以提高材料的耐久性和使用寿命。
此外，还可以针对特定的使用环境和工程要求，选择适合的沥青混合料类型和设计方法。
八、实验局限性评估虽然四点弯曲疲劳实验是一种有效的测试方法，但仍存在一定的局限性。
沥青混合料四点弯曲疲劳试验
沥青混合料四点弯曲疲劳试验1. 引言嘿，朋友们，今天咱们来聊聊一个可能听起来很呕心兑现话题，但实际上却超有意思的内容——沥青混合料四点弯曲疲劳试验！或者你可以叫它“沥青测试派对”，因为在这个过程中，我们要通过实验来探讨沥青在轮胎下“跳舞”的表现，会不会像舞王一样潇洒自如，还是像个没节奏的菜鸟，在马路上摇摇欲坠。
想想都刺激~在路面上开车的时候，车子在不同的温度、湿度、品味各异的路况下，沥青混合料究竟会发生些什么？市面上卖的各种沥青材料有啥不同的性能？其实，这可是我们必须搞明白的事情，毕竟，安全驾驶可是大事，要是连路面都自己“出轨”，那可就不妙了。
2. 什么是四点弯曲疲劳试验？2.1 概念介绍那么，四点弯曲疲劳试验到底是个啥玩意儿呢？简单来说，这个实验主要用来测试沥青混合料在疲劳作用下的强度和韧性。
别担心，我没想让你考上研究生，而是想给大家普及一下这个原理。
就像你在高强度锻炼时，是否会出现“腿软”的感觉一样，当沥青混合料被反复弯曲时，它也会体验到“疲倦”。
我们要通过实验来探究它到底能撑多久，不至于先“心态崩溃”。
2.2 实验过程好，具体的实验过程就有点像拍电影，得有个富有想象力的导演。
我们要先把老大沥青混合料准备好，之后用专门的设备把它放入四点弯曲的试验机里。
哎呀，真是有点儿科技感啊，想象一下，沥青混合料就像个大明星，正在舞台上被聚光灯照耀。
我们通过施加一定的力量，让它在四个接触点弯曲，不断测试着它的极限。
3. 实验数据分析3.1 数据解读到了最后，大家最期待的结果终于来了！经过几轮的肃穆试炼，咱们得到了实验数据，可以说这就像考试成绩一样，让人既紧张又期待。
通过观察沥青的变形、裂纹等现象，我们能得出它的疲劳寿命，多长时间它才能安稳地工作，真是“人间不值得”般的反复折腾！有的沥青混合料恰如其分，毫无怨言地维持着；有的就似乎“心有余而力不足”，一下子就那么崩塌了，简直让人心疼。
3.2 生活中的应用要知道，这些数据不仅仅是纸上谈兵，它们能让我们更好地选择和使用沥青材料。
纤维增强塑料管 四点弯曲 试验方法
一、概述纤维增强塑料管是一种常见的管道材料，用于输送各种液体和气体，在工业和民用领域都有广泛的应用。
在实际工程中，纤维增强塑料管通常需要经过弯曲处理，以适应不同的安装环境和管道走向。
对纤维增强塑料管的弯曲性能进行准确的测试和评估是非常重要的。
二、纤维增强塑料管四点弯曲试验方法1. 试验标准纤维增强塑料管的四点弯曲试验通常根据行业标准或国际标准进行。
常用的标准有ASTM D7244-09《纤维增强的塑料管材料的弯曲性能测定标准试验方法》等。
在进行实际试验时，应严格按照相关标准的要求进行操作。
2. 试验设备进行纤维增强塑料管四点弯曲试验需要使用专门的试验设备，包括弯曲机、测力仪、应变计等。
弯曲机应能够控制加载速率、加载形式和加载方式，以确保试验过程的可重复性和准确性。
3. 试验样品准备在进行四点弯曲试验之前，需要对纤维增强塑料管进行样品准备。
样品的长度、直径和厚度应符合标准的要求，且表面应清洁平整，无明显的破损和缺陷。
4. 试验过程（1）样品安装：将纤维增强塑料管样品安装到弯曲机上，确保样品的两端支撑稳固、间距符合标准要求。
（2）加载：在弯曲机上施加加载，按照标准要求的加载速率进行加载，并记录加载过程中的力学特性数据。
（3）记录数据：在试验过程中，应当始终记录加载力、挠度等参数的变化，以便进行后续的数据分析和结果评价。
（4）试验结果：通过试验过程获取的数据，可以计算纤维增强塑料管的抗弯强度、挠度、变形等性能参数。
5. 试验数据分析获得试验数据后，应对数据进行充分的分析和处理。
通过对试验结果的分析，可以评估纤维增强塑料管在不同加载条件下的抗弯性能，为工程应用提供可靠的参考依据。
6. 结论与建议根据试验结果和数据分析，可以得出对纤维增强塑料管弯曲性能的结论和评价，并提出相应的改进建议。
这对于优化产品设计、改进生产工艺、提高产品质量具有重要的指导意义。
三、结语纤维增强塑料管四点弯曲试验方法对于评估管道材料的弯曲性能和抗弯强度具有重要的意义。
四点弯曲梁
4
∆ε
(με)
5
∆ε
(με)
6
∆ε
(με)
7
∆ε
(με)
(KN)
ε
(με)
ε
(με)
ε
(με)
ε
(με)
ε
(με)
ε
(με)
∆ε
(με)
4
∆ε均
(
με)
表三（A-A 截面）
应变片号 1 2 3 4 5 6 7
实验应力值
(MN/m2)
理论应力值
(MN/m2)
误差(%)
表四
应变片号 A-A B-B C-C 1 2 3 4 5 6 7
σ =
M y Iz
图1
式中M为弯矩；IZ为横截面对中性轴的惯性矩；y为所求应力点至中性轴的距离。由上式可知，沿横 截面高度正应力按线性规律变化。梁的B-B截面在着力点下面，理论上该截面也算纯弯曲，通过实 验数据可以看出该截面并非纯弯曲。梁的C-C截面既有弯矩，又有剪力，该截面为横力弯曲，从实 验数据可以明确的说明三个截面受力状态的不同。 实验时，通过旋转手轮，带动蜗轮丝杆运动而改变四点弯曲梁上的受力大小。该装置的加载系 统可对四点弯曲梁连续加、卸载，四点弯曲梁上受力的大小通过拉压传感器由测力仪直接显示。当 增加力ΔP 时，通过两根加载杆，使得距梁两端支座 150mm 处分别增加作用力ΔP/2，见图 2 所示。 在 A-A 截面粘贴了 8 片电阻应变片，B-B 截面粘贴了 5 片应变片，C-C 截面粘贴了 7 片应变片，三 个截面在梁上的位置在图 2 中已标出。应变片沿梁横截面高度的位置见图 3 所示。 当梁受载后，A-A截面可由应变仪测得每片应变片的应变，得到实测的沿梁横截面高度的应变 分布规律，由单向应力状态下的虎克定律公式 σ = Eε ，可求出实验应力值。实验应力值与理论应 力值进行比较， 以验证纯弯曲梁的正应力计算公式。 若实验测得应变片 7 号和 8 号的应变ε7和ε8满