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1、本文格式为Word版，下载可任意编辑材料力学金属扭转实验报告 材料力学金属扭转试验报告 【试验目的】 1、验证扭转变形公式，测定低碳钢的切变模量 G。；测定低碳钢和铸铁的剪切强度极限bt 握典型塑性材料（低碳钢）和脆性材料（铸铁）的扭转性能； 2、绘制扭矩一扭角图； 3、观看和分析上述两种材料在扭转过程中的各种力学现象，并比较它们性质的差异； 4、了解扭转材料试验机的构造和工作原理，把握其使用方法。 【试验仪器】 仪器名称 数量 参数 游标卡尺 1 0-150mm，精度 CTT502 微机掌握电液伺服扭转试验机 1 最大扭矩 500Nm，最大功率 低碳钢、铸铁 各 1 标准 【试验原理和方法】
2、 1 1. . 测定低碳钢扭转时的强度性能指标 试样在外力偶矩的作用下，其上任意一点处于纯剪切应力状态。随着外力偶矩的增加，当达到某一值时，测矩盘上的指针会消失停顿，这时指针所指示的外力偶矩的数值即为屈服力偶矩esM ，低碳钢的扭转屈服应力为 pess43WM= t 式中： 16 /3pd W p = 为试样在标距内的抗扭截面系数。 在测出屈服扭矩sT 后，改用电动快速加载，直到试样被扭断为止。这时测矩盘上的从动指针所指示的外力偶矩数值即为最大力偶矩ebM ，低碳钢的抗扭强度为 pebb43WM= t 对上述两公式的来源说明如下： 低碳钢试样在扭转变形过程中，利用扭转试验机上的自动绘图装置绘出
3、的 j -eM 图如图1-3-2 所示。当达到图中 A 点时，eM 与 j 成正比的关系开头破坏，这时，试样表面处的切应力达到了材料的扭转屈服应力st ，如能测得此时相应的外力偶矩epM ，如图 1-3-3a 所示，则扭转屈服应力为 pepsWM= t 经过 A 点后，横截面上消失了一个环状的塑性区，如图 1-3-3b 所示。若材料的塑性很好，且当塑性区扩展到接近中心时，横截面周边上各点的切应力仍未超过扭转屈服应力，此时的切应力分布可简化成图 1-7c 所示的状况，对应的扭矩sT 为 OjM eABCM epM esM eb 图 1-3-2 低碳钢的扭转图 t sT t sT t sT （a）
4、 pT T = （b）s pT T T （c）sT T = 图 1-3-3 低碳钢圆柱形试样扭转时横截面上的切应力分布 s p s3d/2 0 2sd/2 0 s s3412d 2 d 2 t tpr r pt r pr r t WdT = = = = 由于es sM T = ，因此，由上式可以得到 pess43WM= t 无论从测矩盘上指针前进的状况，还是从自动绘图装置所绘出的曲线来看， A 点的位置不易精确判定，而 B 点的位置则较为明显。因此，一般均依据由 B 点测定的esM 来求扭转 切应力st 。当然这种计算方法也有缺陷，只有当实际的应力分布与图 1-7c 完全相符合时才是正确的，对
5、塑性较小的材料差异是比较大的。从图 1-6 可以看出，当外力偶矩超过esM 后，扭转角 j 增加很快，而外力偶矩eM 增加很小， BC 近似于一条直线。因此，可认为横截面上的切应力分布如图 1-7c 所示，只是切应力值比st 大。依据测定的试样在断裂时的外力偶矩ebM ，可求得抗扭强度为 pebb43WM= t 2 2. . 测定灰铸铁扭转时的强度性能指标 对于灰铸铁试样，只需测出其承受的最大外力偶矩ebM （方法同 2），抗扭强度为 pebbWM= t 由上述扭转破坏的试样可以看出：低碳钢试样的断口与轴线垂直，表明破坏是由切应力引起的；而灰铸铁试样的断口则沿螺旋线方向与轴线约成o45 角，表
6、明破坏是由拉应力引起的。 【 试验步骤 】 一、低碳钢 1、试件预备：在标距的两端及中部三个位置上，沿两个相互垂直方向各测量一次直径取平均值，再从三个平均值中取最小值作为试件的直径 d。在低碳钢试件表面画上一条纵向线和两条圆周线，以便观看扭转变形。 2、试验机预备：按试验机计算机打印机的挨次开机，开机后须预热非常钟才可使用。依据计算机的提示，设定试验方案，试验参数。 3、装夹试件： （1）先将一个定位环夹套在试件的一端，装上卡盘，将螺钉拧紧。再将另一个定位环夹套在试件的另一端，装上另一卡盘；依据不同的试件标距要求，将试件搁放在相应的 V 形块上，使两卡盘与 V 形块的两端贴紧，保证卡盘与试件垂
7、直，以确保标距精确。将卡盘上的螺钉拧紧。 （2）先按对正按键，使两夹头对正。如发觉夹头有明显的偏差，请按下正转或反转按键进行微调。将已安装卡盘的试件的一端放入从动夹头的钳口间，扳动夹头的手柄将试件夹紧。按扭矩清零按键或试验操作界面上的扭矩清零按钮。推动移动支座移动，使试件的头部进入主动夹头的钳口间。先按下试件爱护按键，然后慢速扳动夹头的手柄，直至将试件夹紧。 （3）将扭角测量装置的转动臂的距离调好，转动转动臂，使测量辊压在卡盘上。 4、开头试验：按扭转角清零按键，使电脑显示屏上的扭转角显示值为零。按运行键，开头试验。 5、记录数据：试件断裂后，取下试件，观看分析断口形貌和塑性变形力量，填写试验
8、数据和计算结果。 6、试验结束：试验结束后，清理好机器，以及夹头中的碎屑，关断电源。 二、铸铁 1、试件预备：在标距的两端及中部三个位置上，沿两个相互垂直方向各测量一次直径取平均值，再从三个平均值中取最小值作为试件的直径 d。在低碳钢试件表面画上一条纵向线和两条圆周线，以便观看扭转变形。 2、试验机预备：按试验机计算机打印机的挨次开机，开机后须预热非常钟才可使用。依据计算机的提示，设定试验方案，试验参数。 3、装夹试件：启动扭转试验机并预热后,将试件一端固定于机器,按对正按钮使两夹头对正后,推动移动支座使试件头部进入钳口间. 4、开头试验：按扭转角清零按键，使电脑显示屏上的扭转角显示值为零。按
9、运行键，开头试验。 5、记录数据：试件断裂后，取下试件，观看分析断口形貌和塑性变形力量，填写试验数据和计算结果。 6、试验结束：试验结束后，清理好机器，以及夹头中的碎屑，关断电源。 【试验数据与数据处理】 一.低碳钢扭转 1.低碳钢直径 D 测量 第一次测量 其次次测量 平均值 上部 中部 下部 2.低碳钢定位环间距 L 测量 第一次测量 其次次测量 平均值 L 注：其次次试验修正标距为 100 3.线性阶段相关数据 当处于线性阶时,有 扭矩 M(Nm) 扭角() 相对扭角 0 () 二.铸铁扭转 1.铸铁直径 d 测量 第一次测量 其次次测量 平均值 上部 中部 下部 【试验结果分析】 一、低碳钢数据处理 1 1 、验证线性阶段的数据是否为一条直线，以验证比例极限内的扭转角公式 依据 Original Data, 运用 b matlab 拟合试验数据 则 选取数据如下表 数据 LoadV PosV LoadV PosV 用 用 b matlab 绘制的图如下 满意线性关系 二、计算 低碳钢 模量 G G 第 1 页 共 1 页
