0039] iv、材料抵抗弯折作用量能力的测量方法
[0040]弯折变形不仅与作用力有关，与弯折作用量的大小也有关。作用量A与力F之间的 关系式为A = Ft. t表示弯折变形时间。当力仅能使杆状物体产生极其微小的弯折变形时，人 们察觉不到弯折变形。随着作用时间延长、作用量的增大，弯折变形才会显现出来。所以，在 工程实践中还有必要测定作用量与弯折变形之间的关系。弯折变形量与作用量之间的关系 式为
[0041]
[0042] 式中，m表示作用物体的质量;A表示作用量，A = Ft，F表示力；t表示作用时间。缓慢 弯折变形的发展状态是在弯折作用持续进行、弯折作用量不断积累过程中完成的。因此，研 究作用量与弯折变形之间关系的过程就是研究缓慢弯折变形的过程。其测量方法与步骤： 通过实验测定在一定力的作用下材料产生极限变形量的时间，根据公式A = Ft，通过测量记 录控制弯折作用的力F和其作用时间t，计算确定产生极限弯折变形所需要的最大作用量 Amax值，该值就是材料抵抗弯折作用量的能力度量指标。
[0043] -种材料抗弯性质的测量方法所使用的测试仪器，包括在底座上由支撑杆支撑有 待测物体，在待测物体中部挂有加载砣;在支撑杆上设有自动计时器。
[0044] 与现有技术相比，本发明的有益效果是:基于弯折作用、弯折变形、杆状材料性质 之间关系的新理论，解决目前度量抗弯性质的参数选择不科学、抗弯理论与测试方法不完 善问题，确立了弯折性质研究新理论和弯折性质测量新方法，并给出了测量弯折性质测量 装置，为更科学选择抗弯材料奠定了良好基础。具体来说，本发明解决了传统方法与仪器测 试中没有解决的问题有三个:①、材料抵抗作用量的极限值的测量问题;②材料虚度和实度 及其变化规律的测量问题;③仪器方便制造与使用问题。该发明的仪器就像杆秤一样方便 制造和方便实用。同时，该发明也同时解决了传统理论与测试中已经解决的材料抗弯强度 测试问题。
【附图说明】
[0045] 图1为弯折实验中作用状态示意图；
[0046] 图2为弯折变形结构示意图；
[0047]图3为弯折变形状态示意图；
[0048]图4弯折突变点的变形示意图；
[0049] 图5测试仪器结构示意图。
[0050] 在图5中，1、底座;2、支撑杆;3、加载砣;4、自动计时器;5、杆状物体。
【具体实施方式】
[0051] 以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并 非用于限定本发明的范围。
[0052] -种材料抗弯性质的测量方法，作用力F作用在杆状物体一端的C点上;A点只受约 束作用，其约束力即阻力为Ri;B点也只是接受一种被动的约束阻力，其值为R 2;在B点与C点 之间，杆状物上任意点P接受的不平衡弯折作用驱动力通过传递获得，其值为F、根据作用 学研究理论，可知P点在弯折作用控制下遵守如下两个基本方程：
[0053] ①不平衡运动方程
[0054] ?
?
[0055] 式中，F、表示P点接受的虚作用力，E'表示P点在弯折变形中表现出来的虚度，BP 可弯折程度，F'表示P点接受的弯折作用驱动力，f表示杆状物体自身产生的抵抗弯曲变形 的一种阻力，π/表示P点处杆状物体的受作用和位移质量，a'表示π/的位移加速度，F、使π/ 产生位移动量；
[0056]②克抗作用方程
[0057]
[0058]式中，FS表示Ρ点接受的实作用力，f表示Ρ点在弯折变形中表现出来的实度，ΒΡ 不可弯折程度，Κ τ用于克服抗弯阻力，与f抗衡；
[0059] 当作用力很小时，杆状物体不发生弯曲变形;稍大些时只产生可恢复的弯曲变形； 当作用力大到一定程度时，材料产生不可恢复的永久变形即塑性变形;再大将会产生破裂 或断裂变形;在测试中一般要逐渐加载到破裂或断裂变形为止。
[0060] 弯折作用条件下脆性杆状材料的虚度和实度的测量方法如下：
[0061] ①根据不平衡运动方程式得出任意受作用点P的可运动程度，即P点的虚度为
[0062]
[0063] ②根据作用学公式得出任意受作用点P的不可动程度或抗弯程度，即P点的实度为
[0064]
[0065] 式中，Θ表示P点的变角，t表示作用时间，a'表示P点的实际位移加速度，a表示P点 仅在作用力K控制下自由运动、不接受任何阻力条件下的运动加速度。
[0066]材料抗弯强度的测量方法如下：
[0067] 单位横截面的抗弯能力为
.式中，S表示杆状物体的横截断面面 积。
[0068] 弯折变形中杆状材料弯折材料性质差别的研究方法如下：
[0069]杆状物体上各处虚度的变化量
[0070]
[0071] 其中，C =常数，脆性材料选择C = 90°，可弯性很大的材料选择C = 360°，可弯性一 般的材料选择C= 180° ; 01表示杆状材料弯曲曲线上相邻点的切线之间的夹角，即弯曲切线 增量角。
[0072]材料抵抗弯折作用量能力的测量方法如下：
[0073] 弯折变形不仅与作用力有关，与弯折作用量的大小也有关，则弯折变形量与作用 量之间的关系式为
[0074]
[0075] 式中，m表示作用物体的质量;A表示作用量;E表示杆状物体的可弯性质，称可弯程 度，又称虚度;dt表示积分元，即对时间t的积分。
[0076] -种材料抗弯性质的测量方法所使用的测试仪器，包括在底座1上由支撑杆2支撑 有待测试的杆状物体5，在杆状物体5中部挂有加载砣3;在支撑杆2上设有自动计时器4。 [0077]杆状物体的变形在现场由人工测量，加载力等于加载砣的质量与重力加速度之 积，即F=mg。
[0078]以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和 原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1. 一种材料抗弯性质的测量方法，其特征在于，作用力F作用在杆状物体一端的C点上； A点只受约束作用，其约束力即阻力为化;B点也只是接受一种被动的约束阻力，其值为R2;在 B点与C点之间，杆状物上任意点P接受的不平衡弯折作用驱动力通过传递获得，其值为; 根据作用学研究理论，可知P点在弯折作用控制下遵守如下两个基本方程： ① 不平衡运动方程式中，F表示P点接受的虚作用力，表示P点在弯折变形中表现出来的虚度，即可弯折 程度，表示P点接受的弯折作用驱动力，f表示杆状物体自身产生的抵抗弯曲变形的一种 阻力，n/表示P点处杆状物体的受作用和位移质量，a/表示心的位移加速度，F使心产生位 移动量； ② 克抗作用方程式中，T表示P点接受的实作用力，表示P点在弯折变形中表现出来的实度，即不可弯 折程度，T用于克服抗弯阻力，与巧亢衡； 当作用力很小时，杆状物体不发生弯曲变形;稍大些时只产生可恢复的弯曲变形；当作 用力大到一定程度时，材料产生不可恢复的永久变形即塑性变形;再大将会产生破裂或断 裂变形;在测试中一般要逐渐加载到破裂或断裂变形为止。2. 根据权利要求1所述的一种材料抗弯性质的测量方法，其特征在于，弯折作用条件下 脆性杆状材料的虚度和实度的测量方法如下： ① 根据不平衡运动方程式得出任意受作用点P的可运动程度，即P点的虚度为② 根据作用学公式得出任意受作用点P的不可动程度或抗弯程度，即P点的实度为式中，0表示P点的变角，t表示作用时间，表示P点的实际位移加速度，a表示P点仅在 作用力护控制下自由运动、不接受任何阻力条件下的运动加速度。3. 根据权利要求1所述的一种材料抗弯性质的测量方法，其特征在于，材料抗弯强度的 测量方法如下： 单位横截面的抗弯能力为式中，S表示杆状物体的横截断面面积。4. 根据权利要求1所述的一种材料抗弯性质的测量方法，其特征在于，弯折变形中杆状 材料弯折材料性质差别的研究方法如下： 杆状物体上各处虚度的变化量其中，C =常数，脆性材料选择C = 90%可弯性很大的材料选择C = 360%可弯性一般的 材料选择C=18〇%0i表示杆状材料弯曲曲线上相邻点的切线之间的夹角，即弯曲切线增量 角。5. 根据权利要求1所述的一种材料抗弯性质的测量方法，其特征在于，材料抵抗弯折作 用量能力的测量方法如下： 弯折变形不仅与作用力有关，与弯折作用量的大小也有关，则弯折变形量与作用量之 间的关系式为式中，m表示作用物体的质量;A表示作用量;E表示杆状物体的可弯性质，称可弯程度， 又称虚度;dt表示积分元，即对时间t的积分。6. -种如权利要求1所述的一种材料抗弯性质的测量方法所使用的测试仪器，其特征 在于:包括在底座（1)上由支撑杆(2)支撑有待测试的杆状物体(5)，在杆状物体(5)中部挂 有加载巧(3);在支撑杆(2)上设有自动计时器(4)。
【专利摘要】本发明涉及一种材料抗弯性质的测量方法及其测试仪器，其属于理论力学、应用力学与实验力学研究领域。它基于作用学研究理论而研究，得出杆状物上任意P点在弯折作用控制下遵守如下两个基本方程：①不平衡运动方程<maths num="0001"></maths>和②克抗作用方程<maths num="0002"></maths>本发明的有益效果是：基于弯折作用、弯折变形、杆状材料性质之间关系的新理论，解决目前度量抗弯性质的参数选择不科学、抗弯理论与测试方法不完善问题，确立了弯折性质研究新理论和弯折性质测量新方法，并给出了测量弯折性质测量装置，为更科学选择抗弯材料奠定了良好基础。
【IPC分类】G01N3/20, G01N3/02
【公开号】CN105651622
【申请号】
【发明人】侯秀芳, 王昌益, 于向涛, 方敏, 辛成瑶
【申请人】河南理工大学
【公开日】2016年6月8日
【申请日】2016年3月1日