Ensayo de flexión de cuatro puntos

La prueba de flexión de cuatro puntos proporciona valores para el módulo de elasticidad en flexión , tensión de flexión, deformación por flexión y la respuesta de tensión-deformación por flexión del material. Esta prueba es muy similar a la prueba de flexión por flexión de tres puntos . La principal diferencia es que con la adición de un cuarto cojinete, la parte de la viga entre los dos puntos de carga se somete a un esfuerzo máximo, a diferencia del material que se encuentra justo debajo del cojinete central en el caso de la flexión de tres puntos. ${\ Displaystyle E_ {f}}$ ${\ Displaystyle \ sigma _ {f}}$ ${\ Displaystyle \ varepsilon _ {f}}$

Esta diferencia es de primordial importancia cuando se estudian materiales frágiles , donde el número y la gravedad de los defectos expuestos a la tensión máxima está directamente relacionada con la resistencia a la flexión y la iniciación de la fisura . En comparación con la prueba de flexión por flexión de tres puntos, no hay fuerzas cortantes en la prueba de flexión por flexión de cuatro puntos en el área entre los dos pasadores de carga. ^[1] Por lo tanto, la prueba de flexión de cuatro puntos es particularmente adecuada para materiales quebradizos que no pueden resistir muy bien los esfuerzos cortantes.

Es uno de los aparatos más utilizados para caracterizar la fatiga y la rigidez a la flexión de mezclas asfálticas. ^[2]

Método de prueba

El método de prueba para realizar la prueba generalmente implica un dispositivo de prueba específico en una máquina de prueba universal . Los detalles de la preparación, el acondicionamiento y la realización de la prueba afectan los resultados de la prueba. La muestra se coloca en dos pasadores de soporte a una distancia determinada y dos pasadores de carga se colocan a la misma distancia alrededor del centro. Estas dos cargas se bajan desde arriba a una velocidad constante hasta que la muestra falla.

Cálculo de la tensión de flexión ${\ Displaystyle \ sigma _ {f}}$

Carga de curvatura de 4 puntos

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

^[3] para ensayo de flexión de cuatro puntos donde el tramo de carga es la mitad del tramo de soporte (sección transversal rectangular)

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

^[4] para ensayo de flexión de cuatro puntos donde el tramo de carga es 1/3 del tramo de soporte (sección transversal rectangular)

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

^[5] para ensayo de flexión de tres puntos (sección transversal rectangular)

en estas fórmulas se utilizan los siguientes parámetros:

$\sigma _{f}$ = Tensión en las fibras externas en el punto medio, ( MPa )
$F$ = carga en un punto dado de la curva de deflexión de la carga, ( N )
$L$ = Tramo de soporte, (mm)
$b$ = Ancho de la viga de prueba, (mm)
$d$ = Profundidad o espesor de la viga probada, (mm)

Ventajas y desventajas

Las ventajas de las pruebas de flexión de tres y cuatro puntos sobre las pruebas de tracción uniaxiales incluyen:

geometrías de muestra más simples
muestra mínima de mecanizado se requiere
accesorio de prueba simple
posibilidad de utilizar materiales tal como se fabrican ^[6]

Las desventajas incluyen:

distribuciones de tensiones integrales más complejas a través de la muestra

Aplicación con diferentes materiales

Cerámica

Las cerámicas suelen ser muy frágiles y su resistencia a la flexión depende tanto de su tenacidad inherente como del tamaño y la gravedad de los defectos. La exposición de un gran volumen de material a la tensión máxima reducirá la resistencia a la flexión medida porque aumenta la probabilidad de que las grietas alcancen una longitud crítica con una carga aplicada determinada. Los valores de la resistencia a la flexión medidos con la flexión de cuatro puntos serán significativamente más bajos que con la flexión de tres puntos., ^[7] En comparación con la prueba de flexión de tres puntos., este método es más adecuado para la evaluación de la resistencia de muestras de juntas a tope. La ventaja de la prueba de flexión de cuatro puntos es que una porción más grande de la muestra entre dos pasadores de carga internos está sujeta a un momento de flexión constante y, por lo tanto, el posicionamiento de la región de la junta es más repetible. ^[8]

Materiales compuestos

Plástica

Estándares

ASTM C1161: Método de prueba estándar para resistencia a la flexión de cerámicas avanzadas a temperatura ambiente
ASTM D6272: Método de prueba estándar para propiedades de flexión de plásticos reforzados y no reforzados y materiales aislantes eléctricos mediante flexión de cuatro puntos
ASTM C393: Método de prueba estándar para propiedades de cizallamiento del núcleo de construcciones en sándwich por flexión de la viga
ASTM D7249: Método de prueba estándar para propiedades de revestimiento de construcciones sándwich por flexión de viga larga
ASTM D7250: Práctica estándar para determinar la rigidez a la flexión y al corte de la viga sándwich

Ver también

Referencias

↑ tec-science (13 de julio de 2018). "Ensayo de flexión por flexión" . tec-ciencia . Consultado el 9 de noviembre de 2019 .
^ País y Harvey (Eds) (2012). Flexión de cuatro puntos . Taylor & Francis Group. ISBN 978-0-415-64331-3.CS1 maint: texto adicional: lista de autores ( enlace )
^ ASTM C1161
^ ASTM D6272
^ ASTM C1161
^ Davis, Joseph R. (2004). Ensayos de tracción (2ª ed.). ASM International. ISBN 978-0-87170-806-9.
^ ASTM C1161-13, sección 4: http://www.astm.org/Standards/C1161.htm
^ Hasanabadi, M. Fakouri; Faghihi-Sani, MA; Kokabi, AH; Groß-Barsnick, SM; Malzbender, J. (septiembre de 2018). "Resistencia a la flexión a temperatura ambiente y alta de un material de sellado de celda de electrólisis / combustible de óxido sólido estable". Ceramics International . 45 : 733–739. doi : 10.1016 / j.ceramint.2018.09.236 . ISSN 0272-8842 .

enlaces externos

ASTM C1161 : Método de prueba estándar para resistencia a la flexión de cerámicas avanzadas a temperatura ambiente
ASTM D6272 : Método de prueba estándar para propiedades de flexión de plásticos reforzados y no reforzados y materiales aislantes eléctricos mediante flexión de cuatro puntos
ASTM C393 : Método de prueba estándar para propiedades de cizallamiento del núcleo de construcciones en sándwich por flexión de la viga
ASTM D7249 : Método de prueba estándar para propiedades de revestimiento de construcciones sándwich por flexión de viga larga
ASTM D7250 : Práctica estándar para determinar la rigidez a la flexión y al corte de la viga sándwich

[1] tec-science (13 de julio de 2018). "Ensayo de flexión por flexión" . tec-ciencia . Consultado el 9 de noviembre de 2019 .

[pais1-2] País y Harvey (Eds) (2012). Flexión de cuatro puntos . Taylor & Francis Group. ISBN 978-0-415-64331-3.CS1 maint: texto adicional: lista de autores ( enlace )

[3] ASTM C1161

[4] ASTM D6272

[5] ASTM C1161

[davis1-6] Davis, Joseph R. (2004). Ensayos de tracción (2ª ed.). ASM International. ISBN 978-0-87170-806-9.

[7] ASTM C1161-13, sección 4: http://www.astm.org/Standards/C1161.htm

[8] Hasanabadi, M. Fakouri; Faghihi-Sani, MA; Kokabi, AH; Groß-Barsnick, SM; Malzbender, J. (septiembre de 2018). "Resistencia a la flexión a temperatura ambiente y alta de un material de sellado de celda de electrólisis / combustible de óxido sólido estable". Ceramics International . 45 : 733–739. doi : 10.1016 / j.ceramint.2018.09.236 . ISSN 0272-8842 .

[1]