金属弯曲实验
计划学时：2学时
本实验按照国标《金属弯曲力学性能试验方法》（GB/T 14452--93)，用INSTRON5582万能试验机测矩形试样三点弯曲的弹性模量和最大弯曲应力。

【实验目的】
（1）采用三点弯曲对矩形横截面试件施加弯曲力，测定其弯曲力学性能；
（2）学习、掌握INSTRON5582万能试验机的使用方法及工作原理；
（3）掌握弯曲弹性模量E b和最大弯曲应力σbb的测量方法。

【实验原理】
当一个矩形截面的金属承受弯曲载荷，其截面就出现应力。

该应力可以分解为垂直于截面的正应力和平行于截面的切应力。

如果梁上的载荷都处于同一平面内且垂直于梁的中轴，则截面各个点的正应力合成为一个力偶，其力矩即所谓的弯矩M，已知截面上任一点的正应力与该点至中截面的垂距以及截面上的弯矩成正比，与截面的惯矩成反比。

若截面上的弯矩为正，则中截面以上各点受压应力，中截面以下各点受张应力；若截面上的弯矩为负，情况正好相反。

1. 三点弯曲试验装置
图1所示为三点弯曲试验的示意图。

其中，F为所施加的弯曲力，Ls为跨距，f为挠度。

图1 三点弯曲试验示意图
2.弯曲弹性模量E b的测定（图解法）：
通过配套软件自动记录弯曲力-挠度曲线（见图2）。

在曲线上读取弹性直线段的弯曲力增量和相应的挠度增量，按式（1）计算弯曲弹性模量。

⎪⎪⎭
⎫
⎝⎛∆∆=
f F I E L
s
b 483
（1） 其中，I 为试件截面对中性轴的惯性矩，
123
bh I =。

图2 图解法测定弯曲弹性模量
3.最大弯曲应力σbb 的测定：
W L F s
bb bb 4=
σ （2）
其中，bb σ为最大弯曲应力，bb F 为最大弯曲力，W 为试件的抗弯截面系数，
62
bh W =
【实验仪器设备及材料】
INSTRON5582万能材料实验机、游标卡尺，矩形金属片（宽×厚＝5mm×5mm ）。

试样表面要经过磨平，棱角应作倒角，长度应保证试样伸出两个支座之外均不少于3mm 。

【实验步骤及方法】
1. 试样的制备：按照国标《金属弯曲力学性能试验方法》（GB/T 14452--93)，制备试样。

2. 试样尺寸测量
矩形横截面试样应在跨距的两端和中间处分别测量其宽度和厚度。

计算弯曲弹性模量时，取用三处高度测量值的算术平均值；计算弯曲应力时，取用中间处测量的厚度和宽度。

3. 夹具调试，依据试样的厚度，调整合适的支点跨距。

4. 放置试样，把试样放在支座上，试样摆放应使两端露出部分的长度相等并与支座垂直。

5. 编制一个弯曲实验程序（万能材料试验机的操作见说明书）。

6. 根据编制的程序开始实验,注意保存好数据纪录。

【实验数据处理】
1.实验数据及计算结果填入表1
表1原始记录数据表
2.绘制弯曲力-挠度曲线（F-f曲线）。

参考资料
[1] 金属弯曲力学性能试验方法（GB/T 14452--93)
[2] INSTRON 5582万能材料试验机使用说明书。