Cuando los diseñadores de puentes seleccionan el acero, deben considerar no sólo su capacidad para resistir la tensión sino también su rendimiento bajo las fuerzas de flexión.Aquí es donde los ensayos de flexión resultan de gran valor simulando condiciones de estrés reales para proporcionar a los ingenieros e investigadores datos críticos.
Las pruebas de flexión, también conocidas como pruebas de flexión, son evaluaciones de materiales destructivos utilizados para evaluar la resistencia a la flexión y otras propiedades clave.,En el caso de los metales y las cerámicas, estos ensayos revelan cómo se comportan los materiales bajo tensión de flexión uniaxial, guiando la selección y aplicación óptima de los materiales.
En su núcleo, las pruebas de flexión aplican fuerzas de flexión a los materiales mientras observan sus respuestas.
- De una sola flexión:Fija un extremo de la muestra mientras carga el otro, calculando principalmente el módulo de flexión.
- Doblaje de tres puntos:Apoya ambos extremos de la muestra mientras se aplica la carga central, el método de ensayo más común.
- Doblaje de cuatro puntos:Utiliza indentadores dobles para cargar dos puntos entre soportes, creando una distribución de tensión más uniforme.
Las muestras cilíndricas estandarizadas suelen estar centradas en accesorios con rodillos de soporte paralelos espaciados proporcionalmente al diámetro de la muestra.carga gradual de la muestra hasta que se produzca una fractura o una deformación predeterminadaLa fuerza máxima aplicada durante el ensayo se denomina fuerza de fractura.
Los sistemas ópticos avanzados con cámaras de alta resolución ahora permiten obtener imágenes precisas de las muestras.Los técnicos aplican patrones aleatorios de puntos o utilizan estructuras superficiales existentes, con algoritmos de correlación que rastrean la deformación a través del análisis de coordenadas de píxeles.
La tensión de flexión máxima se produce en el centro de la muestra (punto de mayor desviación), donde el momento de flexión alcanza su punto máximo.Los materiales experimentan compresión en las superficies interiores y tensión en las superficies exteriores, con la disminución de la tensión hacia el interior hacia las fibras neutrales, creando una distribución de la tensión no uniforme.
Cuando se descargan las muestras parcialmente deformadas plásticamente, las tensiones residuales y el par resultante permanecen efectivos, reformulando parcialmente la muestra.
Por debajo de los umbrales de deformación plástica, los materiales dúctiles presentan una tensión de flexión puramente elástica.causando deformación plástica (flujo de material)El punto de rendimiento límite representa la tensión máxima de flexión antes de que se produzca la deformación permanente del borde.
Para materiales como el acero, el punto de rendimiento límite excede la resistencia de rendimiento en un 10-20% debido a la progresión de la tensión lineal.Las fibras internas elásticas resisten el movimiento del flujoA diferencia de los materiales frágiles, las muestras dúctiles sufren deformaciones plásticas extremas sin fracturarse.
Las muestras quebradizas se fracturan sin flujo de material visible, lo que complica la determinación del punto de rendimiento.La deformación máxima antes de la fractura varía con la anchura del soporte (las distancias más grandes permiten mayores deformaciones)Para muchos materiales frágiles como los termoplásticos y los plásticos reforzados con fibra, las pruebas de flexión a menudo reemplazan las pruebas de tracción que causarían fracturas prematuras.
La configuración más común utiliza dos soportes y un punto de carga central.Introduce fuerzas transversales junto con las fuerzas de compresión/tensión, una limitación abordada por la flexión de cuatro puntos..
Este método reemplaza el solo indentador con dos puntos de carga, creando un momento de flexión constante entre ellos sin fuerzas transversales.los accesorios especializados son más caros y más complejos de operar.
Los ensayos de flexión estandarizados, realizados mediante configuraciones de tres o cuatro puntos, pueden fracturar muestras o inducir deformaciones plásticas (en materiales dúctiles).La metrología óptica moderna ofrece ahora resultados significativamente más precisos que las técnicas de medición tradicionales, mejorando las capacidades de las ciencias de los materiales en todas las industrias.