La prueba de flexión por flexión de tres puntos proporciona valores para el módulo de elasticidad en flexión , tensión de flexión , deformación por flexión y la respuesta tensión-deformación de flexión del material. Esta prueba se realiza en una máquina de prueba universal (máquina de prueba de tracción o probador de tracción) con un accesorio de curvatura de tres o cuatro puntos. La principal ventaja de una prueba de flexión de tres puntos es la facilidad de preparación y prueba de la muestra. Sin embargo, este método también tiene algunas desventajas: los resultados del método de prueba son sensibles a la geometría de la muestra y la carga y la velocidad de deformación.
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 sobre dos pasadores de soporte a una distancia determinada.
Cálculo de la tensión de flexión
- para una sección transversal rectangular
- para una sección transversal circular [1]
Cálculo de la deformación por flexión
Cálculo del módulo de flexión [2]
en estas fórmulas se utilizan los siguientes parámetros:
- = Tensión en las fibras externas en el punto medio, ( MPa )
- = Deformación en la superficie exterior, (mm / mm)
- = Módulo de elasticidad a flexión, (MPa)
- = carga en un punto dado de la curva de deflexión de la carga, ( N )
- = Tramo de soporte, (mm)
- = Ancho de la viga de prueba, (mm)
- = Profundidad o espesor de la viga probada, (mm)
- = deflexión máxima del centro de la viga, (mm)
- = La pendiente (es decir, pendiente) de la parte inicial en línea recta de la curva de deflexión de la carga, (N / mm)
- = El radio de la viga, (mm)
Ensayo de tenacidad a la fractura
La tenacidad a la fractura de una muestra también se puede determinar mediante una prueba de flexión de tres puntos. El factor de intensidad de la tensión en la punta de la grieta de una muestra de doblado de muesca de un solo borde es [3]
dónde es la carga aplicada, es el grosor de la muestra, es la longitud de la grieta, y es el ancho de la muestra. En una prueba de flexión de tres puntos, se crea una grieta por fatiga en la punta de la muesca por carga cíclica. Se mide la longitud de la grieta. A continuación, la muestra se carga de forma monótona. Se utiliza un gráfico de la carga frente al desplazamiento de la abertura de la grieta para determinar la carga a la que la grieta comienza a crecer. Esta carga se sustituye en la fórmula anterior para encontrar la tenacidad a la fractura..
Las normas ASTM D5045-14 [4] y E1290-08 [5] sugieren la relación
dónde
Los valores predichos de son casi idénticas para las ecuaciones de ASTM y Bower para longitudes de fisura inferiores a 0,6.
Estándares
- ISO 12135: Materiales metálicos. Método unificado para la determinación de la tenacidad a la fractura cuasiestática.
- ISO 12737: Materiales metálicos. Determinación de la tenacidad a la fractura por deformación plana.
- ISO 178: Plásticos — Determinación de propiedades de flexión.
- ASTM D790: Métodos de prueba estándar para las propiedades de flexión de plásticos reforzados y no reforzados y materiales aislantes eléctricos.
- ASTM E1290: Método de prueba estándar para la medición de la tenacidad a la fractura del desplazamiento de la abertura de la punta de la grieta (CTOD).
- ASTM D7264: Método de prueba estándar para propiedades de flexión de materiales compuestos de matriz polimérica.
- ASTM D5045: Métodos de prueba estándar para tenacidad a la fractura por deformación plana y tasa de liberación de energía de deformación de materiales plásticos.
Ver también
- Doblado
- Teoría de la viga de Euler-Bernoulli
- Fuerza flexible
- Ensayo de flexión de cuatro puntos
- Lista de segundos momentos del área
- Segundo momento del área - Constructo matemático en ingeniería
Referencias
- ^ "Capítulo 4 Propiedades mecánicas de los biomateriales". Biomateriales: la intersección de la biología y la ciencia de los materiales . Nueva Jersey, Estados Unidos: Pearson Prentice Hall. 2008. p. 152.
- ^ Zweben, C., WS Smith y MW Wardle (1979), "Métodos de prueba para resistencia a la tracción de la fibra, módulo de flexión compuesto y propiedades de laminados reforzados con tela", Materiales compuestos: pruebas y diseño (Quinta conferencia) , ASTM InternationalCS1 maint: varios nombres: lista de autores ( enlace )
- ^ Bower, AF (2009). Mecánica aplicada de sólidos . Prensa CRC.
- ^ ASTM D5045-14: Métodos de prueba estándar para tenacidad a la fractura por deformación plana y tasa de liberación de energía de deformación de materiales plásticos , West Conshohocken, PA: ASTM International, 2014
- ^ E1290: Método de prueba estándar para la medición de la tenacidad de la fractura del desplazamiento de la abertura de la punta de la grieta (CTOD) , West Conshohocken, PA: ASTM International, 2008