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1、金属材料扭转实验在实际工程机械中，有很多传动是在扭转情况下工作。设计扭转轴所用的许用剪应力，是根据材料在扭转破坏试验时，所测出的扭转剪切屈服极限 S或剪切强度极限 b而求得的。在扭转试验时，即使韧性极好的金属也能在扭转时发生断裂，由于扭转断裂后外形无明显变化，从而可以精确地计算应力和应变情况。一、实验目的1 测定低碳钢的剪切屈服极限 s，剪切强度及极限 b。2 测定铸铁的剪切强度极限 b。3 比较低碳钢和铸铁在扭转时的变形和破坏特征。二、实验设备ND-500C 扭转试验三、实验原理1 试件：根据国家标准，一般采用圆截面试件，标距 ，标距部分m10L直径 。如图 2-6 所示。m0d图 2-62
2、 实验原理：材料的扭转破坏过程可用扭转曲线即 - 曲线来描述。 T 表示施加在试件T上的扭距， 表示试件的相对扭转角度。现分别讨论低碳钢和铸铁扭转时力学性质，如图 2-7 所示。 图 2-7 图中起始直线段 OA 表明试件在这阶段中的 与 成比例， 截面上的剪应T力呈线性分布，如图 2-8（） 。在 A 点处， 与 的比例关系开始破坏，此时截面周边上的剪应力达到了材料的剪切屈服极限 ，相应的扭矩记为 。 sPT由于这时截面内部的剪应力尚小于 ，故试件仍具有承载能力， - 曲线呈继s 续上升的趋势。扭矩超过 后，截面上的剪应力分布发生变化，如图 2-8（） 。PT在截面上出现了一个环状塑性区，并
3、随着 的增长，塑性区逐步向中心扩展，PT- 曲线稍微上升，直到 B 点趋于平坦，截面上各点材料完全达到屈服。试件T整体屈服后, - 曲线上出现屈服平台。根据国家试验标准规定,这时的示值T为材料扭转屈服扭矩，记作 。而剪切屈服极限 由下式表SstSSWT43其中 是试件的抗扭截面系数。163dWt时的剪应力分布 时的剪应力分布 时的剪应力分布PTPSTST图 2-8 截面上剪应力分布图继续给试件加载，试件再继续变形，材料进一步强化。当达到 - 曲线上的C 点时，试件被剪断。读出最大扭矩 ，可得剪切强度极限为 bTtbW43铸铁的 - 曲线如图 2-9 所示。从开始受扭直到破坏，近似为一直线，按弹性T应力公式，其剪切强度极限：tbT图 2-10 铸铁的扭转图四、实验步骤1 电源接通，启动计算机并运行试验软件。2 将试件一端装入前夹头，移动尾架，将另一端装入后夹头将试样夹紧，即可开始做试验。3 按照 1.3 节有关扭转试验机的使用说明操作进行试验。4 操作结束，记录下计算机给出的参数和计算结果及 - 曲线。T5 观察比较低碳钢、铸铁破坏后断口情况。五、实验数据记录及处理实验数据及相应结果记入附录二相应表格。
