用四点弯曲法测定非增强和增强塑料以及电绝缘材料弯曲性能的标准试验方法

许方芳

摘 要：本标准按固定名称D6272发布； 紧接指定的数字表示原始采纳的年份，或者在修订的情况下是最近一次修订的年份。括号中的数字表示上次重新批准的年份。上标ε表示自上次修订或重新批准以来的编辑更改。

关键词：弯曲性能；四点弯曲；塑料；刚性；强度

1范围

1.1本测试方法包括确定未增强和增强塑料的弯曲性能，包括直接成型或从片材，板材或模塑形状切割成矩形棒材形式的高模量复合材料和电绝缘材料。这些测试方法通常是适用于刚性和半刚性材料。然而，对于那些在外部纤维中没有断裂或不会失效的材料，不能确定抗弯强度。这种测试方法利用一个简单的四点加载系统支撑梁。

1.2该测试方法描述了两个程序（程序A和程序B），其选择取决于待测样品的特性，如下所述：

1.2.1程序A主要设计用于以小的挠度折断的材料。它应该用于弯曲性能的测量，特别是挠曲模量，除非材料规格另有说明。

1.2.2程序B，特别针对那些在测试过程中经受大挠度的材料而设计。它适用于弯曲强度的测量。

1.3允许按照上述任一程序进行比较试验，只要程序对被测试材料满意即可。

2试验方法概要

2.1矩形横截面的钢筋放置在两个支撑上，并在两点（通过两个加载鼻）加载，每个点与相邻支撑点的距离相等。负载鼻子之间的距离（负载跨度）是支撑跨度的三分之一或一半（见图1）。除非有理由怀疑需要较大的跨深比例，例如某些层压材料，否则应使用16：1的支撑跨深比。

2.2试样偏斜直至外部纤维断裂或达到5%的最大纤维应变，以先发生者为准。

3夹具

3.1试验机-校准过的试验机应该能够在所示范围内以恒定的十字头运动速度运行并且负载测量系统中的误差不超过预期测量的最大负载的±1%。它应该配备一个偏转测量装置。试验机的刚度应使试验过程中系统的总弹性变形量不超过试样总挠曲量的1%，或进行适当的校正。负载指示机构在所使用的十字头速率下基本上没有惯性滞后。试验机的精度应按照E4的规定进行验证。

3.2装载鼻和支架-装载鼻和支架应具有圆柱形表面。为了避免过度的压痕或由于应力集中在加载鼻下面造成的故障，除非有关方面另有规定或约定，加载鼻和支撑的半径应为5.0±0.1mm（0.197±0.004in.）。当使用其他加载鼻和支撑时，它们必须符合以下要求：所有试样的长度至少为3.2mm（1/8in.），深度为3.2mm（1/8in.）或更大的试样，支架的半径不应超过试样深度的1.6倍。如果出现明显的压痕或压缩破坏，则应该是这么大。与试样接触的加载鼻的弧应足够大以防止试样与鼻侧接触（见图2）。

注1--试验数据表明，加载鼻和支撑的尺寸会影响弯曲模量和弯曲强度值。加载鼻的尺寸具有更大的影响力。加载鼻和支撑的尺寸要符合材料规格的要求。

3.3偏转测量装置-应使用经过适当校准的装置来测量在加载跨度的公共中心处的梁的偏转，其应满足或超过E83，B-2等级的模量和C等级的其他应变测量。该装置应自动连续记录测试过程中的偏转。

3.4千分尺-应使用合适的千分尺测量试样的宽度和厚度，增量分辨率至少为0.025mm（0.001in.）。刚性和半刚性塑料的所有宽度和厚度测量均可使用测试方法D5947中所述的带棘轮的手动千分尺进行测量。用于测量非刚性试样厚度的类似仪器的接触测量压力应降低25±2.5kPa（3.6±0.36psi）。脚和铁砧的平行度和平直度应符合测试方法D5947校准部分的要求。

4试验程序

4.1程序A：

4.1.1为每次测量使用未经测试的样本在支撑跨度中心测量试样的宽度和深度，精确至0.03mm（0.001英寸）。对于深度小于2.54mm（0.100in.）的试样，测量深度至0.003mm（0.0001in.）。这些测量应按照测试方法D5947进行。

4.1.2按第7节所述确定要使用的支撑跨度，并将支撑跨度设置为确定值的1%以内。

4.1.3跨度小于63mm（2.5in.）时精确测量，精确到0.1mm（0.004in.），跨度大于或等于63mm（2.5in.）精确到0.3mm（0.012in.）。所有计算都使用测量的量程。

4.1.4按如下方式计算十字头运动的速率，并将机器设置为尽可能接近该计算速率，以支撑跨度的三分之一：

R=0.185ZL2/d （1）

对于支撑跨度的一半的负载跨度：

R=0.167ZL2/d （2）

其中：

R=十字头运动速率，mm（in.）/min，

L=支撑跨度，mm（in.），

d=梁的深度，mm（in.）和

Z=外部纤维应变率，mm/mm（in./in.）min。Z应等于0.01

在任何情况下，实际的十字头速率与方程1或方程2的差别都不会超过±10%。

4.1.5将加载鼻和支架对齐，使圆柱面的轴线平行，载荷跨度为支撑跨度的三分之一或二分之一。一个包含平行凹槽的平板，当正确对齐时，负载鼻子和支撑将适合于平行凹槽，适用于检查平行度。将样品置于支架上，样品的长轴垂直于装载的鼻子和支架。装载前端组件应是不会旋转的类型。

4.1.6以指定的十字头速率对试样施加载荷，并同时获得载荷-挠度数据。通过跨接在公共中心处的与其接触的样本下面的装置测量偏转，装置相对于样本支架静止地安装。不要使用装载鼻相对于支撑物的移动。对样本中的压痕和机器的称重系统中的偏转进行适当的校正。如果需要，绘制荷载-挠度曲线以确定挠曲屈服强度，割线或切线弹性模量，以及由荷载-挠度曲线下面积测量的总工作量。

4.1.7如果在外部纤维的最大应变达到0.05mm/mm（in./in.）时试样未发生破裂，则停止试验（注2）。发生这种应变的挠度通过如下计算：在支撑跨度的三分之一的载荷跨度上使r等于0.05mm/mm（in./in.）：

D=0.21rL2/d （3）

对于支撑跨度的一半的负载跨度：

D=0.23L2/d （4）

其中：

D=跨距中点挠度，mm（in.），

r=应变，mm/mm（in./in.），

L=支撐跨度，mm（in.）和

d=梁的深度，mm（in.）。

注2-对于某些材料，程序B下提供的应变速率增加可能导致试样屈服或破裂，或两者都在要求的5%应变极限内。

4.1.7.1超过5%的应变，这些测试方法不适用，并且可能测量其他一些性能（例如测试方法D638）。

4.2程序B：

4.2.1为每次测量使用未经测试的样本。

4.2.2试验条件应与10.1中描述的相同，只是外纤维的应变率应为0.10mm/mm（in./in.）/min。

4.2.3如果外部纤维的最大应变达到0.05mm/mm（in./in.）时试样未发生破裂，则停止试验。