Prueba de flexión de cuatro puntos

El ensayo de flexión de cuatro puntos proporciona valores para el módulo de elasticidad a flexión , la tensión de flexión , la deformación por flexión y la respuesta tensión-deformación a flexión del material. Este ensayo es muy similar al ensayo de flexión de tres puntos . La principal diferencia radica en que, con la adición de un cuarto apoyo, la porción de la viga entre los dos puntos de carga se somete a la tensión máxima, a diferencia del ensayo de flexión de tres puntos, donde solo se somete a tensión el material justo debajo del apoyo central. ${\displaystyle E_{f}}$${\displaystyle \sigma _{f}}$${\displaystyle \varepsilon _ {f}}$

Esta diferencia es de suma importancia al estudiar materiales frágiles , donde el número y la gravedad de los defectos expuestos a la tensión máxima están directamente relacionados con la resistencia a la flexión y la iniciación de grietas . En comparación con el ensayo de flexión de tres puntos, en el ensayo de flexión de cuatro puntos no existen fuerzas cortantes en la zona entre los dos pasadores de carga. ^{[ 1 ]} Por lo tanto, el ensayo de flexión de cuatro puntos es particularmente adecuado para materiales frágiles que no soportan bien las tensiones cortantes .

Es uno de los aparatos más utilizados para caracterizar la fatiga y la rigidez a la flexión de las mezclas asfálticas. ^{[ 2 ]}

El método de ensayo para realizar la prueba generalmente implica un dispositivo de prueba específico en una máquina de ensayo universal . Los detalles de la preparación, el acondicionamiento y la realización de la prueba afectan los resultados. La muestra se coloca sobre dos pasadores de soporte separados por una distancia fija y dos pasadores de carga colocados a igual distancia alrededor del centro. Estas dos cargas se bajan desde arriba a una velocidad constante hasta que la muestra se rompe.

Cálculo de la tensión de flexión${\displaystyle \sigma _{f}}$

${\displaystyle \sigma _{f}={\frac {3}{4}}{\frac {FL}{bd^{2}}}}$^{[ 3 ]} para ensayo de flexión de cuatro puntos donde la luz de carga es 1/2 de la luz de apoyo (sección transversal rectangular)

${\displaystyle \sigma _{f}={\frac {FL}{bd^{2}}}}$^{[ 4 ]} para ensayo de flexión de cuatro puntos donde la luz de carga es 1/3 de la luz de apoyo (sección transversal rectangular)

${\displaystyle \sigma _{f}={\frac {3}{2}}{\frac {FL}{bd^{2}}}}$^{[ 5 ]} para ensayo de flexión de tres puntos (sección transversal rectangular)

En estas fórmulas se utilizan las siguientes variables:

• ${\displaystyle \sigma _{f}}$ = Tensión en las fibras externas en el punto medio ( MPa )
• ${\displaystyle F}$ = carga en un punto determinado de la curva de carga-deflexión, ( N )
• ${\displaystyle L}$ = Distancia entre apoyos, (mm)
• ${\displaystyle b}$ = Ancho de la viga de prueba, (mm)
• ${\displaystyle d}$ = Profundidad o espesor de la viga ensayada, (mm)

Las ventajas de los ensayos de flexión de tres y cuatro puntos sobre los ensayos de tracción uniaxial incluyen:

• geometrías de muestra más simples
• Se requiere un mecanizado de muestra mínimo.
• dispositivo de prueba simple
• posibilidad de utilizar materiales tal como se fabrican ^{[ 6 ]}

Las desventajas incluyen:

• Distribuciones de tensión integral más complejas a través de la muestra

Las cerámicas suelen ser muy frágiles, y su resistencia a la flexión depende tanto de su tenacidad inherente como del tamaño y la gravedad de los defectos. Exponer un gran volumen de material a la tensión máxima reducirá la resistencia a la flexión medida porque aumenta la probabilidad de que las grietas alcancen una longitud crítica con una carga aplicada determinada. Los valores de la resistencia a la flexión medidos con flexión de cuatro puntos serán significativamente menores que con flexión de tres puntos. ^{[ 7 ]} En comparación con el ensayo de flexión de tres puntos , este método es más adecuado para la evaluación de la resistencia de las probetas de unión a tope. La ventaja del ensayo de flexión de cuatro puntos es que una porción mayor de la probeta entre dos pasadores de carga internos está sometida a un momento flector constante y, por lo tanto, el posicionamiento de la región de la unión es más repetible. ^{[ 8 ]}

• ASTM C1161: Método de ensayo estándar para la resistencia a la flexión de cerámicas avanzadas a temperatura ambiente.
• ASTM D6272: Método de ensayo estándar para determinar las propiedades de flexión de plásticos sin refuerzo y reforzados, y de materiales aislantes eléctricos mediante flexión en cuatro puntos.
• ASTM C393: Método de ensayo estándar para las propiedades de corte del núcleo de estructuras sándwich mediante flexión de viga.
• ASTM D7249: Método de ensayo estándar para las propiedades de revestimiento de estructuras sándwich mediante flexión de viga larga.
• ASTM D7250: Práctica estándar para determinar la rigidez a flexión y a cortante de vigas sándwich.

• Doblado
• ecuación de viga de Euler-Bernoulli
• Resistencia a la flexión
• Prueba de flexión de tres puntos
• Lista de momentos de inercia de área
• Segundo momento del área

• ASTM C1161 : Método de ensayo estándar para la resistencia a la flexión de cerámicas avanzadas a temperatura ambiente.
• ASTM D6272 : Método de ensayo estándar para determinar las propiedades de flexión de plásticos sin refuerzo y reforzados, y de materiales aislantes eléctricos mediante flexión en cuatro puntos.
• ASTM C393 : Método de ensayo estándar para las propiedades de corte del núcleo de construcciones sándwich mediante flexión de viga.
• ASTM D7249 : Método de ensayo estándar para determinar las propiedades de revestimiento de estructuras sándwich mediante flexión de viga larga.
• ASTM D7250 : Práctica estándar para determinar la rigidez a flexión y a cortante de vigas sándwich.
• ASTM C78 : Método de ensayo estándar para la resistencia a la flexión del hormigón (utilizando una viga simple con carga en el tercio medio).