Statyczna próba zginania

Statyczna próba zginania – jedna z podstawowych metod badań wytrzymałościowych materiałów konstrukcyjnych.

Wykres zginania materiału ciągliwego

Badanie polega na zginaniu trój- lub czteropunktowo próbki o ściśle znormalizowanych wymiarach. Pomiar wykonywany jest przeważnie w temperaturze pokojowej, ale może być przeprowadzany także w warunkach obniżonej lub podwyższonej temperatury. Metodę tę stosuje się najczęściej dla tworzyw sztucznych, które charakteryzują się niewielkimi wartościami wydłużenia względnego przy zerwaniu. Określenie tak małych odkształceń w statycznej próbie rozciągania stanowi duży problem.

Podczas statycznej próby zginania rejestrowana jest siła zginająca P, działająca prostopadle do próbki, w funkcji strzałki ugięcia f. Próbkę obciąża się powoli, jednostajnie ze ściśle określoną prędkością do momentu jej zniszczenia bądź osiągnięcia umownej wartości największego ugięcia (strzałka ugięcia). Na podstawie wartości odczytanych z wykresu zginania można określić wytrzymałość na zginanie R_g, granicę proporcjonalności przy zginaniu R_Hg, granicę sprężystości przy zginaniu R_spg oraz umowną granicę plastyczności przy zginaniu R_g0,2.

Naprężenia zginające

W przypadku próbek o przekroju poprzecznym wartość naprężenia zginającego σ_g można wyznaczyć jako iloraz momentu gnącego M_g i wskaźnika przekroju przy zginaniu W_g:

$\sigma _{g}={\frac {M_{g}}{W_{g}}}$

gdzie:

$M_{g}$ – moment gnący,

$W_{g}$ – wskaźnik przekroju przy zginaniu.

Dla zginania trójpunktowego wartość naprężenia zginającego wynosi:

$\sigma _{g}={\frac {Pl}{4W_{g}}}$

gdzie:

P – siła działająca w środku,

l – całkowita długość próbki,

$W_{g}$ – wskaźnik przekroju przy zginaniu.

Dla zginania czteropunktowego wartość naprężenia zginającego wynosi:

$\sigma _{g}={\frac {Pz}{2W_{g}}}$

P – siła,

z – odległość siły  od podpory,

$W_{g}$ – wskaźnik przekroju przy zginaniu.

Wartość wskaźnika przekroju przy zginaniu zależy od przekroju badanych próbek i jest wyliczany na podstawie odpowiednich wzorów.

Umowna granica plastyczności przy zginaniu

Aby wyznaczyć umowną granicę plastyczności przy zginaniu R_g0,2 należy przyjąć, że skrajne włókna próbki ulegają wydłużeniu ε = 0,2%. Wówczas strzałkę ugięcia f_g0,2, która odpowiada temu wydłużeniu, wyznacza się ze wzorów podanych w poniższej tabeli.

Wzory do obliczenia umownej wartości strzałki ugięcia

Rodzaj zginania	Przekrój próbki
	kołowy	prostokątny
Zginanie trójpunktowe	$f_{g0,2}={\frac {\varepsilon l^{2}}{6d_{0}}}$	$f_{g0,2}={\frac {\varepsilon l^{2}}{6h}}$
Zginanie czteropunktowe	$f_{g0,2}={\frac {\varepsilon (l-2z)^{2}}{4d_{0}}}$	$f_{g0,2}={\frac {\varepsilon (l-2z)^{2}}{4h}}$

gdzie:

ε – wydłużenie względne skrajnych włókien próbki,

$d_{0}$ – średnica próbki,

h – wysokość przekroju próbki,

l, z – odpowiednie długości próbek.

Normy

Sposób przeprowadzania badania zależy od wykorzystanego materiału. Informacje na ten temat można znaleźć m.in. w normach PN-EN ISO 7438:2016-03, PN-EN ISO 178:2019-06, PN-EN 1356:1999, PN-EN ISO 14125:2001/A1:2011. Dostarczają one informacje o m.in. wymiarach próbek czy prędkościach ich badania.

Zobacz też

Zginanie

Rozciąganie

Ściskanie

Statyczna próba rozciągania

Statyczna próba ściskania

Linki zewnętrzne

• Wskaźniki wytrzymałości i momenty bezwładności podstawowych figur płaskich na stronie pkm.edu.pl

Bibliografia

• Praca zbiorowa pod redakcją Z. Rechula, J. Ziaji, R. Żuchowskiego Laboratorium wytrzymałości materiałów, Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej, Wrocław 2001
• Z. Dyląg, A. Jakubowicz, Z. Orłoś Wytrzymałość materiałów. Tom I, WNT, Warszawa 1999