机械工程根底实验之低碳钢和铸铁的改动破坏实验 实验目的v察看并比较低碳钢及铸铁资料改动破坏的情况 v测定低碳钢的抗剪屈服强度 及抗剪强度 v测定铸铁的抗剪强度 v比较低碳钢与铸铁的抗扭性能 实验设备vK-50、NJ-100B型改动实验机 v游标卡尺 实验内容v对低碳钢进展改动破坏，察看低碳钢改动的景象，分析断裂的缘由 v对铸铁进展改动破坏，察看铸铁改动的景象，分析断裂的缘由 实验原理 圆轴受扭矩时，资料完全处于纯切应力形状，所以通常用改动实验来研讨不同资料在纯切作用下的力学性能图 1.9 低碳钢转角扭矩曲线 v低碳钢试样的改动 v 低碳钢试样遭到改动的整个过程中，改动实验机上的自动绘图器记录出的 关系曲线，如图1.9所示当扭矩在比例扭矩 以内，资料完全处于弹性形状，OA段为不断线，所以 与 成正比关系变化，试样横截面上的剪应力分布如图1.10(a)所示当扭矩增大到 时试样横截面周边上的切应力(最大切应力)为资料的比例强度 ，如图1.10(b)所示当扭矩超越 后，试样横截面上的切应力分布发生了变化，首先是在截面周边处的资料发生了屈服(即流动)，周边构成环形塑性区，此区内的切应力到达抗剪屈服强度 ，切应力分布图如图1.10(c)所示。
随着扭矩继续增大，塑性区不断向内扩展，塑性区的切应力到达后就不再增大，如图1.10(c)所示， 曲线略微上升，到B点后至 点趋于程度，即资料完全到达屈服，扭矩不再添加，这时扭矩表盘(即测力表盘)上的指针出现暂时停顿，B点对应的扭矩即为屈服扭矩 ，此时塑性区已扩展到整个截面，横截面上的切应力分布如图1.10(d)，即当 到达 时，横截面上各点的剪应力大小均一样，且都为 ，所以由图1.10(e)得： 式中：图1.10 试样剪应力分布 过了屈服阶段以后，由于资料的强化，又恢复了承载才干，但扭矩添加很小，而变形(改动角 )增长很快， 段近似一根直线，到达C点时，试样被切断，此时扭矩表盘上的从动指针指示资料破坏时的最大扭矩 ，横截面上各点的切应力仍大小均一样，且都为 ，其分布与图1.10(d)类似，所以 v铸铁试样的改动v 铸铁试样从开场受改动直到被破坏，其 关系曲线近似为一条直线，如图1.11(a)所示从图中可看出铸铁试样受改动过程中变形〔改动角 〕较小，且无屈服景象试样破坏后记录其最大扭矩 ，横截面上的切应力分布如图1.11〔b〕所示，所以资料的抗剪强度 应按下式计算： 图1.11 铸铁转角扭矩及应力分布曲线 v低碳钢、铸铁改动破坏断面外形及构成缘由v 由实际分析可知，被改动的圆轴资料处于平面应力形状，沿纵、横截面上产生切应力，而与轴线成45度角的斜截面上那么只产生正应力。
低碳钢的抗拉才干比抗剪才干强，故从横截面切断，如图1.12(a)所示而铸铁的抗拉才干较抗剪才干弱，故沿45度的方向拉断，如图1.12(b)所示v 〔a〕低碳钢 〔b〕铸铁 图1.12低碳钢、铸铁改动破坏断面外形 实验步骤 v沿试样轴向等间距丈量三处的直径d，每处相隔90度各测一次并求平均值，以最小平均直径作为计算直径 v选择测力表盘刻度(选择量程)，并挂上相应的摆锤，将指针对准“零〞点 v试样一端的头部完全置于固定夹头中并夹紧，然后调整活动夹头的位置，使试样另一端的头部完全置于其中并夹紧留意，改动过程中试样不能发生打滑缓慢加载到700N，切忌不要超越800Nv在试样的外表上用有色笔画一轴向直线，以便察看变形及破坏情况 v将绘图纸安顿在自动绘图器的圆筒上，并将改动角指示器调整到0圈及0度退出滑动轴承测试软件，卸掉轴承上施加的外载荷，封锁实验台电源 v为了便于察看和记录数据，建议： v加载之前一定要将扳紧手柄取下，以免扳紧手柄甩出发生人伤事故 v对低碳钢试样，加载时要缓慢、延续、均匀，不得停顿当测力表盘上的指针出现停顿时，记录屈服扭矩 ，直到试样剪断，立刻停车，记录最大扭矩 。
v对铸铁试样，直接加载到试样破坏为止，记录最大扭矩 v察看低碳钢、铸铁试样改动破坏景象，并画出断口外形草图 实验结果的处置v按计算直径d(最小平均直径)计算抗扭截面模量〔 〕，并将计算结果填人表格中；v根据低碳钢试样的屈服扭矩计算其抗剪屈服强度 v根据低碳钢试样的最大扭矩 计算其抗剪强度 v根据铸铁试样的最大扭矩 计算其抗剪强度 思索题v根据低碳钢和铸铁的拉伸、紧缩和改动三种实验结果，分析总结两种资料的力学性能 v低碳钢与铸铁试样改动破坏的情况有什么不同？为什么？ v改动试样上的标距刻线在改动后发生了哪些变化？阐明什么原理？ 。