4点曲げ試験

4 点曲げ試験では、材料の曲げ弾性係数、曲げ応力、曲げひずみ、曲げ応力ひずみ応答の値が得られます。この試験は、3 点曲げ曲げ試験と非常によく似ています。主な違いは、4 つ目のベアリングを追加することで、2 つの荷重点間の梁の部分に最大応力がかかるのに対し、3 点曲げの場合は中央ベアリングの真下の材料だけに最大応力がかかるという点です。 $E_{f}$ $\sigma_{f}$ $\varepsilon _{f}$

この違いは脆性材料を研究する際に最も重要であり、最大応力にさらされる欠陥の数と重大度は、曲げ強度と亀裂の発生に直接関係しています。3点曲げ曲げ試験と比較すると、4点曲げ曲げ試験では、2つの荷重ピン間の領域にせん断力はありません。^{[1]したがって、4点曲げ試験は、}せん断応力に十分に耐えられない脆性材料に特に適しています。

これはアスファルト混合物の疲労と曲げ剛性を特性評価するために最も広く使用されている装置の一つである。 ^[2]

試験方法

試験を実施する試験方法では、通常、万能試験機に指定された試験治具を使用します。試験の準備、調整、実施の詳細は、試験結果に影響します。サンプルは、一定の距離を置いて配置された 2 つの支持ピンと、中心の周りに等距離に配置された 2 つの荷重ピンに配置されます。これらの 2 つの荷重は、サンプルが破損するまで一定速度で上から下げられます。

曲げ応力の計算 $\sigma_{f}$

\sigma _{f}={\frac {3}{4}}{\frac {FL}{bd^{2}}}

^[3] 荷重スパンが支持スパンの1/2である4点曲げ試験（長方形断面）

\sigma _{f}={\frac {FL}{bd^{2}}}

^[4] 荷重スパンが支持スパンの1/3である4点曲げ試験（長方形断面）

\sigma _{f}={\frac {3}{2}}{\frac {FL}{bd^{2}}}

^[5] 三点曲げ試験（長方形断面）

これらの式では次のパラメータが使用されます。

$\sigma_{f}$ = 中間点における外側繊維の応力 ( MPa )
$F$ = 荷重たわみ曲線上の任意の点における荷重、( N )
$L$ = サポートスパン (mm)
$b$ = 試験ビームの幅（mm）
$d$ = 試験対象梁の深さまたは厚さ（mm）

利点と欠点

単軸引張試験と比較した 3 点曲げ試験および 4 点曲げ試験の 利点は次のとおりです。

よりシンプルなサンプルジオメトリ
最小限のサンプル加工が必要
シンプルなテストフィクスチャ
製造されたままの材料を使用する可能性^[6]

デメリットは次のとおりです:

サンプル全体のより複雑な積分応力分布

さまざまな材料への応用

陶芸

セラミックスは通常非常に脆く、その曲げ強度は、その固有の靭性と欠陥のサイズと重大性の両方に依存します。大量の材料を最大応力にさらすと、所定の適用荷重で亀裂が臨界長さに達する可能性が高くなるため、測定された曲げ強度が低下します。4点曲げで測定された曲げ強度の値は、3点曲げの場合よりも大幅に低くなります。^[7]3点曲げ試験と比較して、この方法は突合せ接合試験片の強度評価に適しています。4点曲げ試験の利点は、2つの内部荷重ピン間の試験片のより大きな部分が一定の曲げモーメントを受けるため、接合領域の位置決めがより再現性が高いことです。^[8]

複合材料

プラスチック

標準

ASTM C1161: 常温における先進セラミックスの曲げ強度の標準試験方法
ASTM D6272: 4点曲げによる非強化および強化プラスチックおよび電気絶縁材料の曲げ特性の標準試験方法
ASTM C393: 梁曲げによるサンドイッチ構造のコアせん断特性の標準試験方法
ASTM D7249: ロングビーム曲げによるサンドイッチ構造の面特性の標準試験方法
ASTM D7250: サンドイッチ梁の曲げ剛性とせん断剛性の測定に関する標準規格

参照

参考文献

^ tec-science (2018-07-13). 「曲げ曲げ試験」. tec-science . 2019年11月9日閲覧。
^ ペイス＆ハーベイ（編）（2012年）。四点曲げ。テイラー＆フランシスグループ。ISBN 978-0-415-64331-3。
^ ASTM C1161
^ ASTM D6272
^ ASTM C1161
^ Davis, Joseph R. (2004). 引張試験（第2版）. ASM International. ISBN 978-0-87170-806-9。
^ ASTM C1161-13、セクション 4: http://www.astm.org/Standards/C1161.htm
^ Hasanabadi, M. Fakouri; Faghihi-Sani, MA; Kokabi, AH; Groß-Barsnick, SM; Malzbender, J. (2018 年 9 月). 「安定した固体酸化物燃料/電解セルシール材の室温および高温曲げ強度」. Ceramics International . 45 : 733–739 . doi :10.1016/j.ceramint.2018.09.236. ISSN 0272-8842. S2CID 139543143.

外部リンク

ASTM C1161: 常温における先進セラミックスの曲げ強度の標準試験方法
ASTM D6272: 4点曲げによる非強化および強化プラスチックおよび電気絶縁材料の曲げ特性の標準試験方法
ASTM C393: 梁曲げによるサンドイッチ構造のコアせん断特性の標準試験方法
ASTM D7249: ロングビーム曲げによるサンドイッチ構造の面特性の標準試験方法
ASTM D7250: サンドイッチ梁の曲げ剛性とせん断剛性の測定に関する標準規格
ASTM C78: コンクリートの曲げ強度の標準試験方法（3 点荷重による単純梁を使用）

[1] tec-science (2018-07-13). 「曲げ曲げ試験」. tec-science . 2019年11月9日閲覧。

[pais1-2] ペイス＆ハーベイ（編）（2012年）。四点曲げ。テイラー＆フランシスグループ。ISBN 978-0-415-64331-3。

[3] ASTM C1161

[4] ASTM D6272

[5] ASTM C1161

[davis1-6] Davis, Joseph R. (2004). 引張試験（第2版）. ASM International. ISBN 978-0-87170-806-9。

[7] ASTM C1161-13、セクション 4: http://www.astm.org/Standards/C1161.htm

[8] Hasanabadi, M. Fakouri; Faghihi-Sani, MA; Kokabi, AH; Groß-Barsnick, SM; Malzbender, J. (2018 年 9 月). 「安定した固体酸化物燃料/電解セルシール材の室温および高温曲げ強度」. Ceramics International . 45 : 733–739 . doi :10.1016/j.ceramint.2018.09.236. ISSN 0272-8842. S2CID 139543143.