هنگامی که طراحان پل ها فولاد را انتخاب می کنند، باید نه تنها توانایی مقاومت در برابر تنش را در نظر بگیرند، بلکه عملکرد آن را تحت نیروهای خم شده نیز در نظر بگیرند.این جایی است که آزمایشات خم شدن ارزشمند هستند، شبیه سازی شرایط استرس در دنیای واقعی برای ارائه مهندسان و محققان با داده های حیاتی.
آزمایشات خم شدن، همچنین به عنوان آزمایشات انعطاف پذیر شناخته می شوند، ارزیابی مواد مخرب است که برای ارزیابی قدرت خم شدن و سایر خواص کلیدی استفاده می شود. به طور گسترده ای در پلاستیک ها، پلیمرهای تقویت شده با فیبر (FRP) اعمال می شود.,فلزات و سرامیک، این آزمایش ها نشان می دهد که چگونه مواد تحت فشار خم یک محوری رفتار می کنند، هدایت انتخاب و استفاده بهینه از مواد.
در هسته خود، آزمایشات خم شدن، نیروهای خم شده را به مواد اعمال می کنند در حالی که پاسخ آنها را مشاهده می کنند. سه روش اصلی بر اساس نقاط بارگذاری و پیکربندی های پشتیبانی وجود دارد:
- خم کردن تک نقطه ای:ثابت کردن یک انتهای نمونه در حالی که بارگذاری دیگری، در درجه اول محاسبه مدول انعطاف.
- خم شدن سه نقطه ای:پشتیبانی از هر دو طرف نمونه در حالی که استفاده از بار مرکزی، رایج ترین روش آزمایش.
- خم شدن چهار نقطه ای:استفاده از دو تا کشنده برای بارگذاری دو نقطه بین پشتیبانی ها، ایجاد توزیع فشار یکنواخت تر.
نمونه های استندری استاندارد معمولاً بر روی وسایل با رول های پشتیبانی موازی که متناسب با قطر نمونه فاصله دارند متمرکز می شوند. یک ضربه آزمایش با سرعت ثابت پایین می آید ،بارگذاری تدریجی نمونه تا زمانی که شکستگی یا تغییر شکل از پیش تعیین شده رخ دهدحداکثر نیروی اعمال شده در طول آزمایش نیروی شکستگی نامیده می شود.
سیستم های نوری پیشرفته با دوربین های با وضوح بالا اکنون امکان تصویربرداری دقیق نمونه را فراهم می کنند. دوربین های تک برای نمونه های مسطح کافی هستند، در حالی که تنظیمات دوربین دوگانه هندسه های پیچیده را مدیریت می کنند.تکنسین ها الگوهای نقطه ای تصادفی را اعمال می کنند یا از ساختارهای سطح موجود استفاده می کنند، با الگوریتم های همبستگی ردیابی تغییر شکل از طریق تجزیه و تحلیل مختصات پیکسل.
حداکثر فشار خم شدن در مرکز نمونه (نقطه بزرگ ترین انحراف) اتفاق می افتد ، جایی که لحظات خم شدن به اوج خود می رسند. از این نقطه فشار مرکزی ، لحظات به صورت خطی به سمت پشتیبانی کاهش می یابد.مواد در سطوح داخلی فشرده می شوند و در سطوح خارجی تنش می یابند، با کاهش فشار به سمت داخل به سمت فیبرهای خنثی ایجاد توزیع فشار نامنظم.
هنگامی که نمونه های به طور جزئی پلاستیکی تغییر شکل داده شده تخلیه می شوند، فشارهای باقیمانده و چرخش حاصل موثر باقی می مانند و نمونه را تا حدودی تغییر شکل می دهند.
زیر آستانه های تغییر شکل پلاستیکی، مواد انعطاف پذیر به طور خالص فشار انعطاف پذیری را نشان می دهند.ایجاد انحراف پلاستیکی (جريان مواد). نقطه بازده مرزی نشان دهنده حداکثر فشار خم شدن قبل از تغییر شکل دائمی لبه است.
برای مواد مانند فولاد، نقطه بازده مرزی از قدرت بازده 10 تا 20 درصد بیشتر است به دلیل پیشرفت فشار خطی.الیاف داخلی لاستیکی در برابر حرکت جریان مقاومت می کنندبرخلاف مواد شکننده، نمونه های انعطاف پذیر بدون شکستگی دچار تغییر پلاستیکی شدید می شوند.
نمونه های شکننده شکستگی بدون جریان مواد قابل مشاهده، ایجاد تعیین نقطه بهره پیچیده است.انحراف شکستگی ◄ حداکثر تغییر شکل قبل از شکستگی ◄ با عرض پشتیبان متفاوت است (فاصلات بزرگتر اجازه انحرافات بزرگتر را می دهد)برای بسیاری از مواد شکننده مانند ترموستات و پلاستیک های تقویت شده با فیبر، آزمایشات خم شدن اغلب جایگزین آزمایشات کشش می شوند که باعث شکستگی زودرس می شوند.
متداول ترین پیکربندی از دو پشتیبانی و یک نقطه بارگذاری مرکزی استفاده می کند.این نیروهای متقاطع را در کنار نیروهای فشرده سازی / تنش معرفی می کند که با خم کردن چهار نقطه حل می شود.
این روش جایگزین یک درخشنده با دو نقطه بارگذاری می شود، ایجاد لحظه خم ثابت بین آنها بدون نیروهای متقاطع.دستگاه های تخصصی گران تر و پیچیده تر هستند.
آزمایش های خم شده استاندارد شده ٬ که با استفاده از پیکربندی سه یا چهار نقطه ٬ یا نمونه های شکستگی را ایجاد می کنند یا تغییر شکل پلاستیکی را ایجاد می کنند (در مواد انعطاف پذیر).متروولوژی نوری مدرن اکنون نتایج بسیار دقیقی را نسبت به تکنیک های اندازه گیری سنتی ارائه می دهد، ارتقای ظرفیت های علوم مواد در سراسر صنایع.