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陶瓷力学性能检测之弯曲强度检测

一、概述

陶瓷材料及制品在人们的生产生活中发挥着重要的作用，因其重要性，陶瓷检

测也显得重要。下面就陶瓷的化学性能、力学性能等方面做一下简单介绍，供企业

个人做为参考。

陶瓷材料的检测性能包括物理性能、化学性能、热学性能、电学性能等方面，

其中物理性能、化学性能和力学性能是其主要的检测重点。物理性能包括密度、熔

点、导热性、导电性、光学性能、磁性等。化学性能包括耐氧化性、耐磨蚀性、化

学稳定性等。而陶瓷材料通常来说在弹性变形后立即发生脆性断裂，不出现塑性变

形或很难发生塑性变形，因此对陶瓷材料而言，人们对其力学性能的分析主要集中

在弯曲强度、断裂韧性和硬度上，下文主要以科标检测为例来介绍下陶瓷力学性能

中弯曲强度检测的相关原理，科标检测专业提供相应的陶瓷材料检测，检测结果精

准，出具报告，因此有一定的参考价值！

二、弯曲强度检测介绍

弯曲实验一般分三点弯曲和四点弯曲两种，如图1-1所示。四点弯曲的试样中

部受到的是纯弯曲，弯曲应力计算公式就是在这种条件下建立起来的，因此四点弯

曲得到的结果比较精确。而三点弯曲时梁各个部位受到的横力弯曲，所以计算的结

果是近似的。但是这种近似满足大多数工程要求，并且三点弯曲的夹具简单，测试

方便，因而也得到广泛应用。

图1-1三点弯曲和四点弯曲示意图

由材料力学得到，在纯弯曲且弹性变形范围内，如果指定截面的弯矩为M，

该截面对中性轴的惯性矩为Iz，那么距中性轴距离为y点

的应力大小为：

z

IMy=σ在图1-1的四点弯曲中，最大应力出现在两加载点之间的截面上离中

性轴最远的点，其大小为：

=∙⎪⎭⎫⎝⎛∙=zIyaPmaxmax

21σ⎪⎩⎪⎨⎧圆形截面16矩形截面332DPabhPaπ其中P为载荷的大小，a为

两个加载点中的任何一个距支点的距离，b和h分别为矩形截面试样的宽度和高

度，而D为圆形截面试样的直径。因此当材料断裂时所施加载荷所对应的应力就

材料的抗弯强度。

而对于三点弯曲，最大应力出现在梁的中间，也就是与加载点重合的截面上离

中性轴最远的点，其大小为：

=∙⎪⎭⎫⎝⎛∙=zIyaPlmaxmax

4σ⎪⎩⎪⎨⎧圆形截面8矩形截面2332DPlbhPlπ

式中l为两个支点之间的距离（也称为试样的跨度）。

上述的应力计算公式仅适用于线弹性变形阶段。脆性材料一般塑性变形非常

小，同弹性变形比较可以忽略不计，因此在断裂前都遵循上述公式。断裂载荷所对

应的应力即为试样的弯曲强度。

需要注意的是，一般我们要求试样的长度和直径比约为10，并且在支点的外

伸部分留足够的长度，否则可能影响测试精度。另外，弯曲试样下表面的光洁度对

结果可能也会产生显著的影响。粗糙表面可能成为应力集中源而产生早期断裂。所

以一般要求表面要进行磨抛处理。当采用矩形试样时，也必须注意试样的放置方

向，避免使计算中b、h换位得到错误的结果。