四點彎曲試驗（Four-Point Bending Test）是材料力學性能測試中的一種重要方法，通常在拉力試驗機（或W能試驗機）上完成。它的核心作用是評估材料在彎曲載荷下的力學行為，如抗彎強度、彈性模量、斷裂韌性等。以下是四點彎曲試驗的主要作用及特點：

FR發瑞四點彎曲試驗機

1. 主要作用

(1) 測定材料的抗彎強度（Flexural Strength）

通過四點彎曲試驗，可以計算材料在彎曲載荷下的Z大承載能力，即抗彎強度（單位：MPa），適用于脆性材料（如陶瓷、玻璃）和韌性材料（如金屬、塑料）。

計算公式（矩形截面）：

(3) 評估材料的斷裂行為

脆性材料（如陶瓷、混凝土）：觀察斷裂模式（如裂紋擴展方向）。

韌性材料（如金屬、塑料）：測定屈服點、塑性變形能力。

(4) 研究復合材料或涂層的界面結合強度

適用于層合材料、涂層材料，評估不同層間的結合性能，如纖維增強復合材料（FRP）的層間剪切強度。

(5) 模擬實際工程受力情況

四點彎曲試驗的純彎曲段（兩個加載點之間的區域）彎矩恒定，無剪切力影響，更接近某些實際結構（如橋梁、梁構件）的受力狀態。

2. 四點彎曲 vs. 三點彎曲

對比項四點彎曲試驗三點彎曲試驗

受力狀態純彎曲（兩個加載點間無剪切力）彎曲+剪切（Z大應力在加載點下方）

應力分布更均勻，適合測彈性模量應力集中，適合測斷裂強度

應用場景科研、高精度材料評估質量控制、快速測試

計算公式更復雜（需考慮多個支點）較簡單（單點加載）

3. 試驗設備與試樣要求

設備：拉力試驗機（需配備四點彎曲夾具）。

試樣：

常見形狀：矩形長條（如金屬、塑料）、圓柱（如混凝土）。

標準尺寸：參照ASTM D790（塑料）、ISO 14125（復合材料）等。

加載方式：

上壓頭：兩個對稱加載點。

下支撐：兩個固定支點。

4. 典型應用領域

金屬材料：評估鋁合金、鋼梁的彎曲性能。

高分子材料：測定塑料、橡膠的抗彎剛度。

陶瓷與玻璃：測試脆性材料的斷裂韌性。

復合材料：分析碳纖維、玻璃纖維層合板的層間強度。

建筑材料：混凝土、木材的彎曲承載能力測試。

5. 注意事項

試樣對中：確保試樣居中放置，避免偏載導致數據偏差。

跨距選擇：支點跨距（L）通常為試樣厚度的16~20倍（如ASTM D790規定）。

加載速率：按標準控制加載速度，避免沖擊載荷影響結果。

數據采集：使用高精度傳感器記錄載荷-位移曲線，確保彈性模量計算的準確性。

總結

四點彎曲試驗在拉力試驗機上的應用，主要用于：

? 精確測定抗彎強度、彈性模量

? 研究材料的斷裂行為

? 評估復合材料界面性能

? 模擬工程結構的純彎曲工況

相比三點彎曲，四點彎曲數據更精確，適合科研和高標準質量控制，但操作稍復雜。選擇合適的試驗方法需根據材料類型、測試目的及行業標準決定。