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金属液压万能试验机适用范围
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本标准规定了金属弯曲力学性能试验方法的原理、术语、符号、试样尺寸测量、试验设备、试验条件、性能测定、测试数值的修约和试验报告。
本标准适用于测定脆性断裂和低塑性断裂的金属材料一项或多项弯曲力学性能。
2 引用标准
GB2975 钢材力学及工艺性能试验取样规定
GB8170 数值修约规则
GB10623 金属力学性能试验术语
JJG 139 拉力、压力和万能材料试验机检定规程
JJG 157 小负荷材料试验机检定规程
JJG 475 电子万能试验机检定规程
JJG 762 引伸计检定规程
3 原理
采用三点弯曲或四点弯曲方式对圆形或矩形横截面试样施加弯曲力，一般直至断裂，测定其弯曲力学性能。
4 术语
4.1 跨距（Ls）：弯曲试验装置上试样两支承点间的距离。
4.2 挠度计跨距（Le）：用挠度计测量试样挠度时，在试样上两测点间的距离。
4.3 力臂（ι）：四点弯曲试验中弯曲力作用平面或作用线与最近支承点间的距离。
4.4 弯曲力（F或F/2）：垂直于试样两支承点间连线的横向集中力。
4.5 最大弯曲应力：弯曲力在试样弯曲外表面产生的最大正应力。
4.6 最大弯曲应变：弯曲力在试样弯曲外表面产生的最大拉应变。
4.7弯曲弹性模量（Eb）：弯曲应力与弯曲应变呈线性比关系范围内的弯曲应力与弯曲应变之比。
4.8 规定非比例弯曲应力（σpb）：弯曲试验中，试样弯曲外表面上的非比例弯曲应变达到规定值时，按弹性弯曲应力公式计算的最大弯曲应力。
注：表示此应力的符号应附以角注说明，例如σpb0.01、σpb0.05和σpb0.2等分别表示规定非比例弯曲应变达到0.01%、0.05%和0.2%时的最大弯曲应力。
4.9 规定残余弯曲应力（σrb）：对试样施加弯曲力和卸除此力后，试样弯曲外表面上的残余弯曲应变达到规定值时，按弹性弯曲应力公式计算的最大弯曲应力。
注：表示此应力的符号应附以角注说明，例如σrb0.01、σrb0.05和σrb0.2等分别表示规定残余弯曲应变达到0.01%、0.05%和0.2%时的最大弯曲应力。
4.10 抗弯强度（σbb）：试样弯曲至断裂，断裂前所达到的最大弯曲力，按弹性弯曲应力公式计算的最大弯曲应力。
国家技术监督局1993-06-01批准 1993-01-01实施
4.11 挠度（f）：试样弯曲时，其中性线偏离原始位置的最大距离。
4.11.1 断裂挠度（fbb）：试样弯曲断裂时的挠度。
4.12 弯曲断裂能量（U）：试样弯曲至断裂所需的能量。
4.13 其他相关术语按照GB10623的规定。
5 符号、名称和单位
本标准所采用的符号、名称和单位列于表1。
表1
| 符 号 | 名 称 | 单 位 |
| d Ds Da R b h L t Ls Le ι ιt f △f fbb fn fn-1 frb y F △F F0 Fpb Frb Fbb Fn Fn-1 | 试样直径 支承滚柱直径 施力滚柱直径 刀刃半径 试样宽度 试样高度 试样长度 矩形横截面试样45°角倒棱的宽度 跨距 挠度计跨距 力臂 实际力臂 挠度 挠度增量 断裂挠度 最后一次施力并将其卸除后的残余挠度 最后前一次施力并将其卸除后的残余挠度 达到规定残余弯曲应变时的残余挠度 试样弯曲时中性面至弯曲外表面的最大距离 弯曲力 弯曲力增量 预弯曲力 规定非比例弯曲力 规定残余弯曲力 最大弯曲力 最后一次施加的弯曲力 最后前一次施加的弯曲力 | mm
N |
| Z | 力轴每毫米代表的力值 | N/mm |
| S | 弯曲试验曲线下包围的面积 | mm2 |
| W | 试样截面系数 | mm3 |
| I | 试样截面惯性矩 | mm4 |
| E b σpb σrb σbb | 弯曲弹性模量 规定非比例弯曲应力 规定残余弯曲应力 抗弯强度 | MPa |
| U | 弯曲断裂能量 | J |
| 符 号 | 名 称 | 单 位 |
| εpb εrb | 规定非比例弯曲应变 规定残余弯曲应变 | % |
| m n π α | 弯曲力、挠度数据对的数目 挠度放大倍数 圆周率（取四位有效数字） 倒棱修正系数 |
|
6 试样
6.1 试样形状和尺寸
6.1.1 采用圆形横截面试样和矩形横截面试样。试样的形状、尺寸、公差及表面要求应按有关标准或协议的规定。如无规定，可根据材料和产品尺寸从表2或3中选用合适的试样尺寸。
表2 mm
| 试样 | d | h×b | 三点弯曲 | 四点弯曲 | D S ,Da | ||
| Ls | L | Ls | L | ||||
| 圆形横截面
| 5 10 13 |
| ≥16d |
Ls＋20
Ls＋d
|
|
| 10 |
| 20 | 20或30 | ||||||
| 30 45 | 30 | ||||||
| 矩形横截面 （硬金属用） |
| 5×5 5.25×6.5 | 30 14.5 | 35 20 |
|
| 5 |
| 矩形横截面 |
| 5×5 5×7.5 | ≥16h | Ls＋20 | ≥16h | Ls＋20 | |
| 10×10 10×15 13×13 13×19.5 | 10 | ||||||
| 20×20 20×30 | Ls＋h | Ls＋h | 20或30 | ||||
| 30×30 30×40 | 30 | ||||||
表3 mm
| 薄板试样横截面尺寸 | h | Ls | L | R | |
| 产品宽度 | |||||
| ≤10 | ＞10 | ||||
| b×h | 10×h | 0.25～0.5 ＞0.5～1.5 | 100h～150h 50h～100h | 250h 160h | 0.10～0.15 |
| ＞1.5～＜5 | 80～120 | 110～150 | 2.5 | ||
6.1.2 进行对比试验时，试样横截面形状、尺寸和跨距应相同。
6.2 样坯的切取与试样的制备
6.2.1 样坯切取的方向和部位应按有关标准或GB2975规定执行。切取样坯和机加工试样的方法不应改变材料的弯曲力学性能。
6.2.2 有关标准或协议如无规定时，机加工试样的尺寸公差和形状公差按表4的规定。形状公差为跨距范围内同一横截面尺寸的最大值与最小值之差。
表4 mm
| 试样横截面 尺寸范围 | 非机加工试样 | 机加工试样 | ||
| 尺寸公差 | 形状公差 | 尺寸公差 | 形状公差 | |
| ＞3～5 ＞5～10 ＞10～20 ＞20～45 | ±0.5 ±1.0 ±1.5 ±2.0 | 标称尺寸的3% | ±0.05 ±0.10 ±0.15 ±0.20 | 0.03 0.05 0.08 0.10 |
6.2.3 铸造试样需要机加工与否应由有关标准或协议规定。如需要机加工，其表面粗糙度Ra值应不大于3.2μm。
6.2.4 硬质属试样的四个相邻侧面的表面粗糙度Ra值应不大于0.4μm。四条长棱应进行45°角倒棱，倒棱宽度不应超过0.5mm。倒棱磨削机加工方向与试样长度方向相同。
6.2.5 薄板试样的两个宽面应保留原表面，两窄面的机加工表面粗糙度Ra值一般不大于6.3μm。应去除试样棱边的毛刺。
6.2.6 其他类型试样在其长度范围内的机加工表面粗糙度Ra值应大于0.8μm，除非有关标准或协议另作规定。
6.2.7 试样应平直。从盘卷切取的薄板试样允许稍有弯曲，但曲率半径与厚度之比应大于500。不允许对试样进行矫直或矫平。
6.3 试样数量
6.3.1 薄板试样：至少试验6个试样，试验时，拱面向上和向下各试验3个试样。圆形、矩形横截面试样：一般每个试验点需试验3个试样。
7 试样尺寸测量
7.1 圆形横截面试样应在跨距两端和中间处两个相互垂直的方向测量其直径。计算弯曲弹性模量时，取用三处直径测量值的算术平均值；计算弯曲应力时，取用中间处直径测量值的算术平均值。
7.2 矩形横截面试样应在跨距的两端和中间处分别测量其高度和宽度。计算弯曲弹性模量时，取用三处高度测量值的算术平均值和三处宽度测量值的算术平均值。计算弯曲应力时，取用中间处测量的高度和宽度。对于薄板试样，高度测量值超过其平均值2%的试样不应用于试验。
7.3 按表5要求选用测量工具。测量尺寸时，应估读到最小分度的半个分度值。
表5 mm
| 尺寸范围 | 测量工具最小分度值不大于 |
| 0.25～1.0 ＞1.0～20 ＞20 | 0.002 0.01 0.02 |
8 试验设备
8.1 试验机
8.1.1 各类万能试验机和压力试验机均可使用。试验机精确度为一级或优于一级。
8.1.2 试验机应能在本标准规定的速度范围内控制试验速度，加卸力应平稳、无振动、无冲击。
8.1.3 试验机应有三点弯曲和四点弯曲试验装置。施力时弯曲试验装置不应发生相对移动和转动。
8.1.4 试验机应配备记录弯曲力 – 挠度曲线的装置。
8.1.5 试验机应定期按JJG139、JJG157或JJG475 检定规程进行校验。
8.2 弯曲试验装置
8.2.1 三点弯曲试验装置
8.2.1.1 两支承滚柱的直径应相同，施力滚柱的直径一般与支承滚柱的直径相同，按表2选用。滚柱的长度应大于试样直径或宽度。
8.2.1.2 两支承滚柱的轴线应平行，施力滚柱的轴线应与支承滚柱的轴线平行。
8.2.1.3 施力滚柱的轴线至两支承滚柱的轴线的距离应相等，偏差不大于±0.5%。见图1（a）。试验时，力的作用方向应垂直于两支承滚柱的轴线所在平面。
8.2.1.4 试验时，滚柱应能绕其轴线转动（有关标准另作规定除外），但不发生相对位移。两支承滚柱间的距离应可调节。应带有指示距离的标记。跨距应精确到±0.5%。
8.2.1.5 滚柱.的硬度应不低于试样的硬度，其表面粗糙度Ra值应不大于0.8μm。
原创作者：济南川佰仪器设备有限公司
