低碳钢和铸铁的扭转实验报告
扭转试验报告
一、试验目的 1、测定低碳钢的剪切屈服极限τs 。和剪切强度极限近似值τb 。
2、测定铸铁的剪切强度极限τb 。
3、观察并分析两种材料在扭转时的变形和破坏现象。
二、设备和仪器
1、材料扭转试验机
2、游标卡尺
三、试验原理
1、低碳钢试样
对试样缓慢加载，试验机的绘图装置自动绘制出T-
φ曲线（见图1）。最初材料处于
图1 低碳钢是扭转试验
弹性状态，截面上应力线性分布，T-φ图直线上升。到A 点，试样横截面边缘处剪应力达到剪切屈服极限τs 。以后，由屈服产生的塑性区不断向中心扩展，T-φ图
呈曲线上升。至B 点，曲线趋于平坦，这时载荷度盘指针停止不动或摆动。这不动
或摆动的最小值就是屈服扭矩T s 。再以后材料强化，T-φ图上升，至C 点试样断裂。
在试验全过程中，试样直径不变。断口是横截面（见图2a ），这是由于低碳钢抗剪能力小于抗拉能力，而横截面上剪应力最大之故。
图2 低碳钢和铸铁的扭转端口形状
据屈服扭矩 p
s W T 43s =τ （2-1） 按式2-1可计算出剪切屈服极限τs 。
据最大扭矩T b 可得：p
b b W T 43=τ （2-2） 按式2-2可计算出剪切强度极限近似值τb 。
说明：（1）公式（2-1）是假定横截面上剪应力均达到τs
后推导出来的。公式（2-2）形式上与公式（2-1）虽然完全
相同，但它是将由塑性理论推导出的Nadai 公式略去了一项
后得到的，而略去的这一项不一定是高阶小量，所以是近似的。
（2）国标GB10128-88规定τs 和τb 均按弹性扭转公式计算，这样得到的结果可以
用来比较不同材料的扭转性能，但与实际应力不符。
II、铸铁试样
铸铁的曲线如图3所示。呈曲线形状，变形很小就突
然破裂，
有爆裂声。断裂面粗糙，是与轴线约成45°角的螺
旋面
（见图1-3-2b）。这是由于铸铁抗拉能力小于抗剪
能力，
而这面上拉应力最大之故。据断裂前的最大扭矩T
b
按弹性
扭转公式1-3-3可计算抗扭强度τ
。
b
图3 铸铁扭转曲线图
四、试验步骤
1、测量试样尺寸
以最小横截面直径计算截面系数（抗扭截面模量）W p。
2、试验机准备
刻度盘指针调零指针调零，安装绘图记录纸，安装记录笔。
3、安装试样，用粉笔在试样上画一母线，用以观察试样变形情况。
4、测试
对低碳钢试样，起先缓慢加载，注意观察绘图和载荷指针转动情况。待记录下屈服扭矩T s后改用快速加载，直至断裂记录下最大扭矩T s。
对铸铁试样，慢速加载，注意观察绘图、载荷指针转动和试样变形情况直到试样断裂，记录下最大扭矩T b。
5、取下试样，观察并分析断口形貌和形成原因。
6、试验机回复原状，清理现场。
五、思考题
1、根据低碳钢和铸铁试样扭转破坏的情况分析破坏原因。
答：低碳钢试件受扭转时沿横截面破坏，此破坏是由横截面上的切应力造成的，说明低碳钢的抗剪强度较差;铸铁试件受扭转时沿大约45度斜截面破坏，断口粗糙，此破坏是由斜截面上的拉应力造成的，说明铸铁的抗拉强度较差。
2、铸铁扭转破坏断裂面为何是45°螺旋面？
答：铸铁扭转破坏断裂面为何是45度螺旋面而不是45度平面铸铁扭转时主要受45度切应力作用且所受切应力最大,而铸铁的抗拉能力较抗剪能力弱,故产生螺旋面破坏。
力学实验报告
力学实验报告 篇一：工程力学实验(全) 工程力学实验学生姓名：学号：专业班级：南昌大学工程力学实验中心目录实验一金属材料的拉伸及弹性模量测定试验实验二金属材料的压缩试验实验三复合材料拉伸实验实验四金属扭转破坏实验、剪切弹性模量测定实验五电阻应变片的粘贴技术及测试桥路变换实验实验六弯曲正应力电测实验实验七叠（组）合梁弯曲的应力分析实验实验八弯扭组合变形的主应力测定实验九偏心拉伸实验实验十偏心压缩实验实验十二金属轴件的高低周拉、扭疲劳演示实验实验十三冲击实验实验十四压杆稳定实验实验十五组合压杆的稳定性分析实验实验十六光弹性实验实验十七单转子动力学实验实验十八单自由度系统固有频率和阻尼比实验 1 2 6 9 12 16 19 23 32 37 41 45 47 49 53 59 62 65实验一金属材料的拉伸及弹性模量测定试验实验时间：设备编号：温度：湿度：一、实验目的二、实验设备和仪器三、实验数据及处理引伸仪标距l =mm 实验前 2低碳钢弹性模量测定 E? 实验后 ?F?l = (?l)?A 屈服载荷和强度极限载荷 3载荷―变形曲线(F―Δl曲线)及结果四、问题讨论（1）比较低碳钢与铸铁在拉伸时的力学性能；（2）试从不同的断口特征说明金属的两种基本破坏形式。 4篇二：工程力学实验报告工程力学实验报告自动化12级实验班 1-1 金属材料的拉伸实验一、试验目的 1．测定低碳钢（Q235 钢）的强度性能指标：上屈服强度ReH，下屈服强度ReL和抗拉强度Rm 。 2．测定低碳钢（Q235 钢）的塑性性能指标：断后伸长率A和断面收缩率Z。 3．测定铸铁的抗拉强度Rm。 4．观察、比较低碳钢（Q235 钢）和铸铁的拉伸过程及破坏现象，并比较其机械性能。 5．学习试验机的使用方法。二、设备和仪器 1．试验机（见附录）。 2．电子引伸计。 3．游标卡尺。三、试样 (a) (b) 图1-1 试样拉伸实验是材料力学性能实验中最基本的实验。为使实验结果可以相互比较，必须对试样、试验机及实验方法做出明确具体的规定。我国国标GB/T228－2002 “金属材料室温拉伸试验方法”中规定对金属拉伸试样通常采用圆形和板状两种试样，如图（1-1）所示。它们均由夹持、过渡和平行三部分组成。夹持部分应适合于试验机夹头的夹持。过渡部分的圆孤应与平行部分光滑地联接，以保证试样
低碳钢 铸铁的扭转破坏实验报告
低碳钢、铸铁的扭转破坏实验 一：实验目的和要求 1、掌握扭转试验机操作。 2、低碳钢的剪切屈服极限τs。 3、低碳钢和铸铁的剪切强度极限τb。 4、观察比较两种材料的扭转变形过程中的变形及其破坏形式，并对试件断口形貌进行分析。 二：实验设备和仪器 1、材料扭转试验机 2、游标卡尺 三、实验原理 1、低碳钢扭转实验 低碳钢材料扭转时载荷-变形曲线如图（a）所示。 T 图1. 低碳钢材料的扭转图 1. 低碳钢材料的扭转图 τs (a) (b) (c) 图2. 低碳钢圆轴试件扭转时的应力分布示意图 低碳钢试件在受扭的最初阶段，扭矩T与扭转角φ成正比关系(见图1)，横截面上剪应力τ沿半径线性分布，如图2(a)所示。随着扭矩T的增大，横截面边缘处的剪应力首先达到剪切屈服极限τs且塑性区逐渐向圆心扩展，形成环形塑性区，但中心部分仍是弹性的，见图2(b)。试件继续变形，屈服从试件表层向心部扩展直到整个截面几
乎都是塑性区，如图2(c)所示。此时在T-φ曲线上出现屈服平台(见图1)，试验机的扭矩读数基本不动，此时对应的扭矩即为屈服扭矩T s 。随后，材料进入强化阶段，变形增加，扭矩随之增加，直到试件破坏为止。因扭转无颈缩现象。所以，扭转曲线一直上升直到破坏，试件破坏时的扭矩即为最大扭矩T b 。由 t s d s A s s W d dA T τρπρρτρτ3 4 22 /0 ===? ?）（ 可得低碳钢材料的扭转屈服极限t s s W T 43= τ；同理，可得低碳钢材料扭转时强度极限t b b W T 43=τ，其中316 d W t π =为抗扭截面模量。 2、铸铁扭转实验 铸铁试件受扭时，在很小的变形下就会发生破坏，其扭转图如图3所示。 图3. 铸铁材料的扭转图 从扭转开始直到破坏为止，扭矩T 与扭转角近似成正比关系，且变形很小，横截面上剪应力沿半径为线性分布。试件破坏时的扭矩即为最大扭矩T b ，铸铁材料的扭转强度极限为t b b W T = τ。 低碳钢试样和铸铁试样的扭转破坏断口形貌有很大的差别，图4（a ）所示低碳钢试样的断面与横截面重合，断面是最大切应力作用面，断口较为平齐，可知为剪切破坏；图（b ）所示铸铁试样的断面是与试样轴线成45度角的螺旋面，断面是最大拉应力作用面，断口较为粗糙，因而最大拉应力造成的拉伸断裂破坏。 图4. 低碳钢和铸铁的扭转端口形状 四、实验步骤 低碳钢实验步骤： 1. 测量试样尺寸 在试件两端及中部位置，沿两个相互垂直的方向，测量试样直径，以其平均值计算个横截面面积。
工程力学实验报告
实验一金属材料的拉伸及弹性模量测定试验实验时间：设备编号：温度：湿度： 一、实验目的 1、观察低碳钢和铸铁在拉伸过程中的力与变形的关系。 2、测定低碳钢的弹性模量E。 3、测定低碳钢拉伸时的屈服极限；强度极限，伸长率和截面收缩率 4、测定铸铁的强度极限。 5、比较低碳钢（塑性材料）与铸铁（脆性材料）拉伸时的力学性质。 6、了解CMT微机控制电子万能实验机的构造原理和使用方法。 二、实验设备和仪器 1．CMT微机控制电子万能实验机 2．电子式引伸计仪 3．游标卡尺 4．钢尺 三.实验原理 试件夹持在夹具上，点击试件保护键，消除夹持力，调节拉力作用线，使之能通过试件轴线，实现试件两端的轴向拉伸。 试件在开始拉伸之前，设置好保护限位圈，微机控制系统首先进入POWERTEST3.0界面。试件在拉伸过程中，POWERTEST3.0软件自动描绘出一条力与变形的关系曲线如图1—2，低碳钢在拉伸到屈服强度时，取下引伸计，试件继续拉伸，直至试件被拉断。
低碳钢试件的拉伸曲线(图1—2a)分为四个阶段―弹性、屈服、强化、颈缩四个阶段。 铸铁试件的拉伸曲线(图1—2b)比较简单，既没有明显的直线段，也没有屈服阶段，变形很小时试件就突然断裂，断口与横截面重合，断口形貌粗糙。抗拉强度σb 较低，无明显塑性变形。与电子万能实验机联机的微型电子计算机自动给出低碳钢试件的屈服载荷Fs 、最大载荷Fb 和铸铁试件的最大载荷Fb 。 取下试件测量试件断后最小直径d1和断后标距 l1，由下述公式 A Fs s = σ A F b b = σ %1000 1?-= l l l δ %1000 1 0?-= A A A ψ 可计算低碳钢的拉伸屈服点σs 。、抗拉强度σb 、伸长率δ，和断面收缩率ψ；铸铁的抗拉强度σb 。 低碳钢的弹性模量E 由以下公式计算： l A Fl E ??= 00 式中ΔF 为相等的加载等级，Δl 为与ΔF 相对应的变形增量。 四、实验步骤 (1)低碳钢拉伸试验步骤
扭转实验报告
浙江大学材料力学实验报告 （实验项目：扭转） 1. 验证扭转变形公式，测定低碳钢的切变模量G 。； 2. 测定低碳钢和铸铁的剪切强度极限b τ。 3. 比较低碳钢和铸铁试样受扭时的变形规律及其破坏特性。 二、设备及试样： 1. 扭转试验机,如不进行破坏性试验,验证变形公式合测定G 的实验也可在小型扭转试验 机装置上完成； 2. 扭角仪； 3. 游标卡尺； 4. 试样，扭装试样一般为圆截面。 三、实验原理和方法： 1、测定切变模量G A 、机测法：0p T l G I φ= ，其中b δ φ=，δ为百分表读数，p I 为圆截面的极惯性矩； 选取初扭矩To 和比例极限内最大试验扭矩Tn,从To 到Tn 分成n 级加载，每级扭矩增量为 T ?，每一个扭矩Ti 都可测出相应的扭角φi ，与扭矩增量T ?对应的扭角增量是 1i i i φφφ-?=-，则有0 i p i T l G I φ?= ?，i=1,2,3,…n,取Gi 的平均值作为材料的切变模量即： 1 i G G n = ∑，i=1,2,3,…n ； B 、电测法：t r t T T G W W γε= =，应变仪读数为r ε，t W 为抗扭截面系数； 选取初扭矩To 和比例极限内最大试验扭矩Tn,从To 到Tn 分成n 级加载，每级扭矩增量为T ?，每一个扭矩Ti 都可测出相应的读数εi ，与扭矩增量T ?对应的读数增量是1i i i εεε-?=-，则有i t i T G W ε?= ?，i=1,2,3,…n,取Gi 的平均值作为材料的切变模量即： 1 i G G n =∑， i=1,2,3,…n 2、测定低碳钢和铸铁的剪切强度极限b τ
低碳钢的扭转实验
实验三扭转实验 实验项目性质：验证性 所涉及课程：材料力学 计划学时：2学时 【实验目的】 1、测定低碳钢的屈服点（剪切屈服极限）τeL、抗扭强度（剪切强度极限）τm。 2、测定铸铁的抗扭强度τm。 3、观察、比较和分析上述两种典型材料在受到扭转载荷时的变形和破坏形式，并对试件断口进行分析。 【实验设备】 1.微机控制电子万能试验机一台，型号WDD-LCJ-150； 2.游标卡尺； 3.记号笔； 4.低碳钢（Q235）、铸铁（HT）试件； 【实验原理】 低碳钢试件在发生扭转变形时，其T－υ曲线如图3所示，类似低碳钢拉伸实验，可分为四个阶段：弹性阶段、屈服阶段、强化阶段和断裂阶段，相应地有三个强度特征值：剪切比例极限τe、剪切屈服极限τeL和剪切强度极限τm。对应这三个强度特征值的扭矩依次为T e、T eL、T m。 图3 低碳钢扭转图 在比例极限内，T与υ成线性关系，材料完全处于弹性状态，试件横截面上的剪应力沿半径线性分布。如图4(a)所示，随着T的增大，开始进入屈服阶段，
横截面边缘处的剪应力首先到达剪切屈服极限，而且塑性区逐渐向圆心扩展，形成环塑性区，如图4(b)所示，但中心部分仍然是弹性的，所以T 仍可增加，T －υ的关系成为曲线。直到整个截面几乎都是塑性区，如图4(c)所示。 (a) (b) (c) 图4低碳钢圆轴试件扭转时的应力分布示意图 在T －υ出现屈服平台，示力度盘的指针基本不动或有轻微回摆，由此可读出屈服扭矩T eL ，低碳钢扭转的剪切屈服极限值可由下式求出： t s W T 43eL = τ 式中为试件的抗扭截面系数。 屈服阶段过后，进入强化阶段，材料的强化使扭矩又有缓慢的上升，但变形非常明显，试件的纵向画线变成螺旋线，直至扭矩到达极限扭矩值T m 进入断裂阶段，试件被剪断，由示力度盘的从动针可读出，则低碳钢扭转的剪切强度极限τm 可同下式求出： t m W T 43m = τ 2．铸铁扭转实验：铸铁在扭转实验时，变形很小就突然断裂，其T －υ曲线如图2－10所示。 图4 铸铁扭转图 从开始受扭，直到破坏，近似为一直线。没有屈服阶段和强化阶段，唯一的 s τ3 t d 16 W π= T
工程力学实验报告
工程力学实验报告 自动化12级实验班 §1-1 金属材料的拉伸实验 一、试验目的 1．测定低碳钢（Q235 钢）的强度性能指标：上屈服强度R eH，下屈服强度R eL和抗拉强度R m 。 2．测定低碳钢（Q235 钢）的塑性性能指标：断后伸长率A和断面收缩率Z。 3．测定铸铁的抗拉强度R m。 4．观察、比较低碳钢（Q235 钢）和铸铁的拉伸过程及破坏现象，并比较其机械性能。 5．学习试验机的使用方法。 二、设备和仪器 1．试验机（见附录）。 2．电子引伸计。 3．游标卡尺。 三、试样 (a) (b) 图1-1 试样 拉伸实验是材料力学性能实验中最基本的实验。为使实验结果可以相互比较，必须对试
样、试验机及实验方法做出明确具体的规定。我国国标GB/T228－2002 “金属材料 室温拉伸试验方法”中规定对金属拉伸试样通常采用圆形和板状两种试样，如图（1-1）所示。它们均由夹持、过渡和平行三部分组成。夹持部分应适合于试验机夹头的夹持。过渡部分的圆孤应与平行部分光滑地联接，以保证试样破坏时断口在平行部分。平行部分中测量伸长用的长度称为标距。受力前的标距称为原始标距，记作l 0，通常在其两端划细线标志。 国标GB/T228-2002中，对试样形状、尺寸、公差和表面粗糙度均有明确规定。 四、实验原理 低碳钢（Q235 钢）拉伸实验（图解方法） 将试样安装在试验机的上下夹头中，引伸计装卡在试样上，启动试验机对试样加载，试验机将自动绘制出载荷位移曲线（F-ΔL 曲线），如图（1-2）。观察试样的受力、变形直至破坏的全过程，可以看到低碳钢拉伸过程中的四个阶段（弹性阶段、屈服阶段、强化阶段和局部变形阶段）。 屈服阶段反映在F-ΔL 曲线图上为一水平波动线。上屈服力eH F 是试样发生屈服而载荷首次下降前的最大载荷。下屈服力eL F 是试样在屈服期间去除初始瞬时效应（载荷第一次急剧下降）后波动最低点所对应的载荷。最大力R m 是试样在屈服阶段之后所能承受的最大载荷。相应的强度指标由以下公式计算： 上屈服强度R eH ：0 S F R eH eH = （1-1） 下屈服强度R eL ：0 S F R eL eL = (1-2 ) 抗拉强度R m ： 0 S F R m m = （1-3） 在强化阶段任一时刻卸载、再加载，可以观察加载、御载规律和冷作硬化现象。 在F m 以前，变形是均匀的。从F m 开始，产生局部伸长和颈缩，由于颈缩，使颈缩处截面减小，致使载荷随之下降，最后断裂。断口呈杯锥形。
低碳钢铸铁的扭转破坏实验报告
低碳钢铸铁的扭转破坏 实验报告 标准化管理处编码[BBX968T-XBB8968-NNJ668-MM9N]
低碳钢、铸铁的扭转破坏实验一：实验目的和要求 1、掌握扭转试验机操作。 2、低碳钢的剪切屈服极限τs。 3、低碳钢和铸铁的剪切强度极限τb。 4、观察比较两种材料的扭转变形过程中的变形及其破坏形式，并对试件断口形貌进行分析。 二：实验设备和仪器 1、材料扭转试验机 2、游标卡尺 三、实验原理 1、低碳钢扭转实验 低碳钢材料扭转时载荷-变形曲线如图（a）所示。 T
T s 0 φ 图1. 低碳钢材料的扭转图 1. 低碳钢材料的扭转图 (a) (b) (c) 图2. 低碳钢圆轴试件扭转时的应力分布示意图 低碳钢试件在受扭的最初阶段，扭矩T 与扭转角φ成正比关系(见图1)，横截面上剪应力τ沿半径线性分布，如图2(a)所示。随着扭矩T 的增大，横截面边缘处的剪应力首先达到剪切屈服极限τs 且塑性区逐渐向圆心扩展，形成环形塑性区，但中心部分仍是弹性的，见图2(b)。试件继续变形，屈服从试件表层向心部扩展直到整个截面几乎都是塑性区，如图2(c)所示。此时在T-φ曲线上出现屈服平台(见图1)，试验机的扭矩读数基本不动，此时对应的扭矩即为屈服扭矩T s 。随后，材料进入强化阶段，变形增加，扭矩随之增加，直到试件破坏为止。因扭转无颈缩现象。所以，扭转曲线一直上升直到破坏，试件破坏时的扭矩即为最大扭矩T b 。由t s d s A s s W d dA T τρπρρτρτ3 4 22/0 ===? ?）（ 可得低碳钢
材料的扭转屈服极限t s s W T 43= τ；同理，可得低碳钢材料扭转时强度极限t b b W T 43=τ，其中316 d W t π = 为抗扭截面模量。 2、铸铁扭转实验 铸铁试件受扭时，在很小的变形下就会发生破坏，其扭转图如图3所示。 图3. 铸铁材料的扭转图 从扭转开始直到破坏为止，扭矩T 与扭转角近似成正比关系，且变形很小，横截面上剪应力沿半径为线性分布。试件破坏时的扭矩即为最大扭矩T b ，铸铁材料的扭转强度极限为t b b W T = τ。 低碳钢试样和铸铁试样的扭转破坏断口形貌有很大的差别，图4（a ）所示低碳钢试样的断面与横截面重合，断面是最大切应力作用面，断口较为平齐，可知为剪切破坏；图（b ）所示铸铁试样的断面是与试样轴线成45度角的螺旋面，断面是最大拉应力作用面，断口较为粗糙，因而最大拉应力造成的拉伸断裂破坏。 图4. 低碳钢和铸铁的扭转端口形状
材料力学扭转实验实验报告
扭 转 实 验 一．实验目的： 1.学习了解微机控制扭转试验机的构造原理，并进行操作练习。 2.确定低碳钢试样的剪切屈服极限、剪切强度极限。 3.确定铸铁试样的剪切强度极限。 4.观察不同材料的试样在扭转过程中的变形和破坏现象。 二．实验设备及工具 扭转试验机，游标卡尺、扳手。 三．试验原理： 塑性材料和脆性材料扭转时的力学性能。（在实验过程及数据处理时所支撑的理论依据。参考材料力学、工程力学课本的介绍，以及相关的书籍介绍，自己编写。） 四．实验步骤 1.a 低碳钢实验（华龙试验机） （1）量直径： 用游标卡尺量取试样的直径。在试样上选取3各位置，每个位置互相垂直地测量2次直径，取其平均值；然后从3个位置的平均值中取最小值作为试样的直径。。 （2）安装试样： 启动扭转试验机，手动控制器上的“左转”或“右转”键，调整活动夹头的位置，使前、后两夹头钳口的位置能满足试样平口的要求，把试样水平地放在两夹头之间，沿箭头方向旋转手柄，夹紧试样。 （3）调整试验机并对试样施加载荷： 在电脑显示屏上调整扭矩、峰值、切应变1、切应变2、夹头间转角、时间的零点；根据你所安装试样的材料，在“实验方案读取”中选择“教学低碳钢试验”，并点击“加载”而确定；用键盘输入实验编号，回车确定（按Enter 键）；鼠标点“开始测试”键，给试样施加扭矩；在加载过程中，注意观察屈服扭矩的变化，记录屈服扭矩的下限值，当扭矩达到最大值时，试样突然断裂，后按下“终止测试”键，使试验机停止转动。 （4）试样断裂后，从峰值中读取最大扭矩 。从夹头上取下试样。 （5）观察试样断裂后的形状。 1.b 低碳钢实验（青山试验机） （1）量直径： 用游标卡尺量取试样的直径。在试样上选取3各位置，每个位置互相垂直地测量2次直径，取其平均值；然后从3个位置的平均值中取最小值作为试样的直径。 （2）安装试样： 启动扭转试验机，手动“试验机测控仪”上的“左转”或“右转”键，调整活动夹头的位置，使前、后两夹头钳口的位置能满足试样平口的要求，把试样水平地放在两夹头之间，s τb τb τ 0d S M b M 0d
实验三_低碳钢、铸铁扭转试验
实验三低碳钢、铸铁扭转试验 一、实验目的 1．测定铸铁的扭转强度极限τm 2．测定低碳钢材料的扭转屈服极限τeL及扭转条件强度极限τm。 3．观察比较两种材料的扭转变形过程中的各种现象及其破坏形式，并对试件断口进行分析。 二、实验原理 扭转破坏试验是材料力学实验最基本最典型的实验之一。将试件两端夹持在扭转试验机夹头中。试验时，一个夹头固定不动，另一夹头绕轴转动，从而使试件产生扭转变形，同时，试件承受了扭矩M n。 从试验机可读得相应的扭矩M n和扭转角υ，试验机可自动绘出M n-υ曲线图。 对于低碳钢材料M n-υ曲线有两种类型，如图3-1所示。 M M M m M 图3-1 低碳钢M-υ曲线 (a) (b) (c) 图3-2 低碳钢圆轴试件扭转时的应力分布示意图 低碳钢试件在受扭的最初阶段，扭矩M n与扭转角υ成正比关系，横截面上剪应力沿半径线性分布如图3-2a所示。随着扭矩M n的增大，横截面边缘处的剪应力首先达到剪切屈服极限 s τ且塑性区逐渐向圆心扩展，形成环形塑性区见图3-2b 。但中心部分仍是弹性的。试件继续变形，屈服从试件表层向心部扩展直到整个截面几乎都是塑性区如图3-2C所示。在M-υ曲线上出现屈服平台见图3-1。试验机指针基本不动此时对应的扭矩即为屈服扭矩M eL。随后，材料进入强化阶段，变形增加，扭矩随之增加，直到试件破坏为止。因扭转无颈缩现象。所以，扭转曲线一直上升而无下降情况，试件破坏时的扭矩即为最大扭矩M m。扭转屈服极限τm按下式计算，即 3 , 4 eL eL p M W τ= 3 4 m m p M W τ=（3-1） M m
式中316d W p π =为试件抗扭截面模量。 铸铁受扭时，在很小的变形下发生破坏。图3-3为铸铁材料的扭转图。从扭转开始直到破坏为止，扭矩M n 与扭转角近似成正比关系，且变形很小。试件破坏时的扭矩即为最大扭矩M m ，可据下式计算出扭转强度极限τm ，即 p b b W W =τ （3-2） 试件受扭，材料处于纯剪应力状态如图3-4所示。在与杆轴成±45°角的螺旋面上，分别受到主应为σ1=τ，σ3=-τ的作用。 M n M m 图3-3 铸铁扭转图 图3-4 纯剪应力状态 根据试件扭转破坏断口形式如图3-5所示。低碳钢圆形试件的破坏断面与曲线垂直 见图3-5a ，显然是沿最大剪应力的作用面发生断裂，为剪应力作用而剪断。故低碳钢材料的抗剪能力低于抗拉（压）能力；铸铁圆形试件破坏断面与轴线成45°螺旋面 见图3-5b ，破坏断口垂直于最大拉应σ1方向，断面呈晶粒状，这是正应力作用下形成脆性断口，故铸铁材料是当最大拉应力首先达到其抗拉强度极限时，在该截面发生拉断破坏。 ( a )低碳钢：剪断 ( b )铸铁：拉断 图3-5 扭转断口示意图 三、实验设备 扭转试验机；刻度机；游标卡尺 四、试样制备 根据国家标准（GB10128-88《金属室温扭转试验方法》规定，扭转试件可采用圆形截面，也可采用薄壁管，并且推荐，对于圆形截面试件，采用直径d 0=10mm ，标距L 0=50mm 或100mm ，平行段长度L=L 0+2d 0。本试验采用圆形截面试件。
工程力学实验报告
实验一金属材料的拉伸及弹性模量测定试验 实验时间：设备编号：温度：湿度： 一、实验目的 1、观察低碳钢和铸铁在拉伸过程中的力与变形的关系。 2、测定低碳钢的弹性模量E。 3、测定低碳钢拉伸时的屈服极限；强度极限，伸长率和截面收缩率 4、测定铸铁的强度极限。 5、比较低碳钢（塑性材料）与铸铁（脆性材料）拉伸时的力学性质。 6、了解CMT微机控制电子万能实验机的构造原理和使用方法。 二、实验设备和仪器 1．CMT微机控制电子万能实验机 2．电子式引伸计仪 3．游标卡尺 4．钢尺 三.实验原理 试件夹持在夹具上，点击试件保护键，消除夹持力，调节拉力作用线，使之能通过试件轴线，实现试件两端的轴向拉伸。 试件在开始拉伸之前，设置好保护限位圈，微机控制系统首先进入POWERTEST3.0界面。试件在拉伸过程中，POWERTEST3.0软件自动描绘出一条力与变形的关系曲线如图1—2，低碳钢在拉伸到屈服强度时，取下引伸计，试件继续拉伸，直至试件被拉断。 1 分为四个阶段―弹性、屈服、强化、颈—12a)低碳钢试件的拉伸曲线
(图缩四个阶段。比较简单，既没有明显的直线段，也没有—2b)铸 铁试件的拉伸曲线(图1屈服阶段，变形很小时试件就突然断裂，断 口与横截面重合，断口形貌粗较低，无明显塑性变形。与电子万能实验机联机的微型σb糙。抗拉强度和铸铁试件、最大载荷Fb电子计 算机自动给出低碳钢试件的屈服载荷Fs Fb。的最大载荷 l1，由下述公式取下试件测量试件断后最小直径d1和断后标距 A??lAFlFs????10b01%%?100????100?bs AAlA 0000，和断面收缩δσb、伸长率。可计算低碳钢的拉伸屈服点σs、抗拉强度。σbψ率；铸铁的抗拉强度由以下公式计算：低碳钢的弹 性模量E Fl?0?E l?A0相对应的变形增量。ΔΔl为与F为相等的加载等级，Δ式中F四、实验步骤 低碳钢拉伸试验步骤(1) 2 按照式样、设备的准备及测试工作，大致可以将低碳钢拉伸试验步骤归纳如下： do lo。在式样标距段的及标距首先，将式样标记标距点，测量式样直 径两端和中间3处测量式样直径，每处直径取两个相互垂直方向的平均值，do。用扎规和钢板尺处直径的最小值取作试验的初始直径做好记录。3lo测量低碳钢式样的初始标距长度。接着，安装试件。按照微机控制电子万能试验机的操作方法，运行电子万能试验机程序， 并开启控制器电源。先将有力传感器的夹具夹住式样的一端，在微型电子计算机电子万能试验机应用软件界面中执行力清零；在移动横梁，使式样的另一端缓慢插入另型卡板中，锁紧夹头，进行保护从而消除
扭转破坏实验实验报告
篇一：扭转实验报告 一、实验目的和要求 1、测定低碳钢的剪切屈服点?s、剪切强度?b，观察扭矩-转角曲线（t??曲线）。 2、观察低碳钢试样扭转破坏断口形貌。 3、测定低碳钢的剪切弹性模量g。 4、验证圆截面杆扭转变形的胡克定律（??tl/gip）。 5、依据低碳钢的弹性模量,大概计算出低碳钢材料的泊松比。 二、试验设备和仪器 1、微机控制扭转试验机。 2、游标卡尺。 3、装夹工具。 三、实验原理和方法 遵照国家标准（gb/t10128-1998）采用圆截面试样的扭转试验，可以测定各种工程材料在纯剪切情况下的力学性能。如材料的剪切屈服强度点?s和抗剪强度?b等。圆截面试样必须按上述国家标准制成（如图1-1所示）。试验两端的夹持段铣削为平面，这样可以有效地防止试验时试样在试验机卡头中打滑。 图 1-1 试验机软件的绘图系统可绘制扭矩-扭转角曲线，简称扭转曲线（图1-2中的曲线）。图3-2 从图1-2可以看到，低碳钢试样的扭转试验曲线由弹性阶段（oa段）、屈服阶段（ab段）和强化阶段（cd段）构成，但屈服阶段和强化阶段均不像拉伸试验曲线中那么明显。由于强化阶段的过程很长，图中只绘出其开始阶段和最后阶段，破坏时试验段的扭转角可达10?以上。从扭转试验机上可以读取试样的屈服扭矩破坏扭矩由算材料的剪切屈服强度抗剪强度式中：试样截面的抗扭截面系数。 ts和tb。和?s?3ts/4wt计?s和?b，wt??d0/16为 3?s?3ts/4wt计算材料的剪切屈服强度?s和抗剪强度?b，式中：wt??d0/16 3 为试样截面的抗扭截面系数。 当圆截面试样横截面的最外层切应力达到剪切屈服点?s时，占横截面绝大部分的内层切应力仍低于弹性极限，因而此时试样仍表现为弹性行为，没有明显的屈服现象。当扭矩继续增加使横截面大部分区域的切应力均达到剪切屈服点?s时，试样会表现出明显的屈服现象，此时的扭矩比真实的屈服扭矩ts要大一些，对于破坏扭矩也会有同样的情况。 图1-3所示为低碳钢试样的扭转破坏断口，破坏断面与横截面重合，断面是最大切应力作用面，断口较为平齐，可知为剪切破坏。 图 1-3材料的剪切弹性模量g遵照国家标准（gb/t10128-1988）可由圆截面试样的扭转试验测定。在弹性范围内进行圆截面试样扭转试验时，扭矩和扭转角之间的关系符合扭转变形的胡克定律 ??tlp 4 i??d0为截，式中：p 面的极惯性矩。当试样长度l和极惯性矩ip均为已知时，只要测取扭矩增量 ?t和相应的扭转角增量??，可由式 g? ?t?l ???ip 计算得到材料的剪切弹性模量。实验通常采用多级等增量加载法，这样不仅可以避免人为读取数据产生的误差，而且可以通过每次载荷增量和扭转角增量验证扭转变形的胡克定律。 四、实验步骤 1、测量低碳钢试样直径d1，长度l； 2、装夹试样；在试样上安装扭角测试装置，将一个定
扭转实验指导书《材料力学》新设备
实验编号3 低碳钢和铸铁扭转实验 低碳钢和铸铁扭转破坏试验 一、概述 工程中有许多承受扭转变形的构件，了解材料在扭转变形时的力学性能，对于构件的合理设计和选材是十分重要的。材料在扭转变形下的力学性能只能通过试验来测定；扭转变形是构件的基本变形之一。因此扭转试验也是材料力学基本实验之一。 二、实验目的 1、测定低碳钢的剪切屈服极限τ s ，及低碳钢铸铁的剪切强度极限τ b 2、铸铁的抗扭强度极限τ b 3、观察、比较分析两种材料在扭转过程中变形和破坏形式。 4、学习自动绘制T－υ曲线及微机控制电子扭转实验机、扭角仪的操作 三、实验设备和仪器 1、CTT1000微机控制电子扭转实验机(1000N.M) 2、游标卡尺 3、低碳钢和铸铁圆形扭转试件 四、试件 扭转试验所用试件与拉伸试件的标准相同，一般使用圆形试件，d =10mm， 标距l =100mm,平行长度l为120mm。其它直径的试样，其平行长度为标距长度加上两倍直径。为防止打滑，扭转试样的夹持段宜为类矩形，如图3-1所示。 图3-1 五、实验原理 扭转试验是材料力学试验最基本、最典型的试验之一。进行扭转试验时，把试件两夹持端分别安装于扭转试验机的固定夹头和活动夹头中，开启试验机，试件便受到了扭转荷载，试件本身也随之产生扭转变形。扭转试验机上可以直接读出扭矩M和扭转角υ，同时试验机也自动绘出了M—υ曲线图，一般υ是试验机两夹头之间的相对扭转角。扭转试验的标准是GB/T10128-1988。 因材料本身的差异，低碳钢扭转曲线有两种类型，如图3-2所示。扭转曲线
表现为弹性、屈服和强化三个阶段，与低碳钢的拉伸曲线不尽相同，它的屈服过程是由表面逐渐向圆心扩展，形成环形塑性区。当横截面的应力全部屈服后，试件才会全面进入塑性。在屈服阶段，扭矩基本不动或呈下降趋势的轻微波动，而扭转变形继续增加。当首次扭转角增加而扭矩不增加（或保持恒定）时的扭矩为 屈服扭矩，记为M s ；首次下降前的最大扭矩为上屈服扭矩，记为M su ；屈服阶段 中最小的扭矩为下屈服扭矩，记为M sL （不加说明时指下屈服扭矩）。对试件连续 施加扭矩直至扭断，从试验机扭矩标识上读得最大值。考虑到整体屈服后塑性变形对应力分布的影响，低碳钢扭转屈服点和抗扭强度理论上应按下式计算。 τs=M s/Wρτb=M b/Wρ 图3-2低碳钢图3-3铸铁铸铁试件扭转时，其扭转曲线不同于拉伸曲线，它有比较明显的非线性偏离，见图（3-3）。但由于变形很小就突然断裂，一般仍按弹性公式计算铸铁的抗扭强度，即 τb=M b/Wρ 圆形试件受扭时，横截面上的应力应变分布如图3-4b、c所示。在试件表面 任一点，横截面上有最大切应力τ，在与轴线成±45的截面上存在主应力σ 1 =τ，σ3=-τ（见图3-4a）。低碳钢的抗剪能力弱于抗拉能力，试件沿横截面被剪 断。铸铁的抗拉能力弱于抗剪能力，试件沿与σ 1 正交的方向被拉断。 图3-4 六、实验步骤 1．开机：试验机——>打印机——>计算机 注意：每次开机后，最好要预热10分钟，待系统稳定后，再进行试验工作。若刚刚关机，需要再开机，至少保证1分钟的时间间隔。
工程力学实验报告(全)
工程力学实验报告 学生姓名： 学号： 专业班级： 南昌大学工程力学实验中心
目录 实验一金属材料的拉伸及弹性模量测定试验 2 实验二金属材料的压缩试验 6 实验三复合材料拉伸实验9 实验四金属扭转破坏实验、剪切弹性模量测定12 实验五电阻应变片的粘贴技术及测试桥路变换实验16 实验六弯曲正应力电测实验19 实验七叠（组）合梁弯曲的应力分析实验23 实验八弯扭组合变形的主应力测定32实验九偏心拉伸实验37 实验十偏心压缩实验41 实验十二金属轴件的高低周拉、扭疲劳演示实验45 实验十三冲击实验47 实验十四压杆稳定实验49 实验十五组合压杆的稳定性分析实验53 实验十六光弹性实验59 实验十七单转子动力学实验62 实验十八单自由度系统固有频率和阻尼比实验65
实验一金属材料的拉伸及弹性模量测定试验实验时间：设备编号：温度：湿度： 一、实验目的 二、实验设备和仪器 三、实验数据及处理 引伸仪标距l = mm 实验前 材料标距 l0(mm) 直径d0(mm) 平均横 截面积 A（mm2） 最小横 截面积 A0（mm2）截面I 截面II 截面III 1 2 平均 1 2 平均 1 2 平均 低碳钢 铸铁 低碳钢弹性模量测定 载荷F (kN) 变形Δl (mm) 变形增量()l δ?(mm) F0 = F1 = F2 = F3 = F4 = F5 = ΔF = ()l δ?=
()F l E l A δ??= ?? = 实验后 材 料 标距l 1(mm) 断裂处直径d 1(mm) 断裂处横截面积A 1（mm 2） 1 2 平均 低碳钢 铸 铁 屈服载荷和强度极限载荷 材 料 上屈服载荷 下屈服载荷 最大载荷 断口形状 F su (kN) Δl (mm) F sl (kN) Δl (mm) F b (kN) Δl (mm) 低碳钢 铸 铁 载荷―变形曲线(F ―Δl 曲线)及结果 材 料 低碳钢 铸 铁 F ―Δl 曲线 断口形状
弯曲与扭转实验报告
《材料力学实验报告-弯曲扭转》
扭转实验 一、实验目的 1．学习扭转实验机的构造原理，并进行操作练习。 2．测定低碳钢的剪切屈服极限、剪切强度极限和铸铁的剪切强度极限。3．观察低碳钢和铸铁在扭转过程中的变形和破坏情况。 二、实验仪器 扭转实验机，游标卡尺。 三．实验原理 塑性材料和脆性材料在扭转时的力学性能。(参考材料力学课本及其它相关书籍) 四、实验步骤 1．低碳钢实验 （1）量取试件直径。在试件上选取3个位置，每个位置互相垂直地测量2次直径，取其平均值；然后从3个位置的平均直径值中取最小值作为试件的直径。 （2）将扭转实验机刻度盘的从动针调至靠近主动针。主动针的调零方式为自动调整，如果主动针不在零位，应通知老师，由老师进行调整。绝对不能用调从动针的方法，将两针调至零位。 （3）把试件安装在扭转试验机的夹头内，并将螺丝拧紧（勿太用力）。安装时，一定要注意主动夹头的夹块要保持水平（固定夹头的夹块总是水平的），以避免引起初始扭矩。如果已经出现小量的初始扭矩，只要不超过5N*m，可以开始加载。另外，试件在水平面和垂直面上不能歪斜，否则加载后试件将发生扭曲。 （4）打开绘图记录器的开关；将调速旋钮置于低速位置。开始用档慢速加载，每增加 5N*m 的扭矩，记录下相应的扭转角度。实验过程中，注意观察试件的变形情况和图，当材料发生流动时，记录流动时的扭矩值和 相应的扭转角度。另外，注意记录扭矩刚开始下降时的扭矩值和相应的扭转角度。扭矩值估读到0.1N*m。
（5）流动以后，继续加载，试件进入强化阶段，关闭记录器后，将电机速度选择在 档，加快加载速度。这时由于变形速度较快，可每增加180 度取一次扭转角度。直至试件扭断为止，记下断裂时的扭矩值 ，注意观察断 口的形状。注意，试件扭断后应立即停止加载，以便记录断裂时的扭转角度。 2．铸铁实验 操作步骤与低碳钢相同。因铸铁在变形很小时就破坏，所以只能用 档慢速加载。每增加5N*m 的扭矩，记录下相应的扭转角度。注意观 察铸铁试件在扭转过程中的变形及破坏情况，并记录试件扭断时的极限扭矩值 和相应的扭转角度。注意，试件扭断后应立即停止加载，以便记录断裂时的扭转角度。 五、实验记录 42.5m N ? 98m N ? 67.5m N ? 注：低碳钢的剪切流动极限及强度极限的计算公式中应该乘一系数3/4。原因是这样：圆轴扭转在弹性变形范围内剪应力分布如参考图(a)所示，对于塑性材料，当扭矩增大到一定数值后，试件表面应力首先达到流动极限 ，并逐渐向内 扩展，形成环形塑性区，如参考图(b)所示。若扭矩逐渐增大，塑性区也不断扩大。当扭矩达到 时，横截面上的剪应力大小近似为 ，如参考图(c)所示,在 这种剪应力分布形式下，剪应力公式为。
扭转实验报告
浙江大学材料力学实验报告 (实验项目：扭转） 1. 验证扭转变形公式,测定低碳钢的切变模量G 。; 2. 测定低碳钢和铸铁的剪切强度极限b τ。 3. 比较低碳钢和铸铁试样受扭时的变形规律及其破坏特性。 二、设备及试样: 1. 扭转试验机,如不进行破坏性试验,验证变形公式合测定Ｇ的实验也可在小型扭转试验 机装置上完成; 2. 扭角仪； 3. 游标卡尺; 4. 试样,扭装试样一般为圆截面。 三、实验原理和方法： 1、测定切变模量G Ａ、机测法：0p T l G I φ= ，其中b δ φ=,δ为百分表读数，p I 为圆截面的极惯性矩; 选取初扭矩T ｏ和比例极限内最大试验扭矩Tn,从To 到Tn 分成ｎ级加载,每级扭矩增量为T ?，每一个扭矩Ti 都可测出相应的扭角φi ，与扭矩增量T ?对应的扭角增量是1i i i φφφ-?=-,则有0 i p i T l G I φ?= ?,i ＝1，2,３,…n,取Gi 的平均值作为材料的切变模量即： 1 i G G n = ∑,ｉ=1，２，３,…n ； B 、电测法：t r t T T G W W γε= =，应变仪读数为r ε,t W 为抗扭截面系数; 选取初扭矩To 和比例极限内最大试验扭矩T ｎ,从To 到Ｔn 分成n 级加载，每级扭矩增量为T ?，每一个扭矩Ti 都可测出相应的读数εi ,与扭矩增量T ?对应的读数增量是1i i i εεε-?=-,则有i t i T G W ε?= ?，ｉ=1，2,３,…ｎ,取Gi 的平均值作为材料的切变模量即: 1 i G G n = ∑,i=1，2,3,…n 2、测定低碳钢和铸铁的剪切强度极限b τ
金属轴向拉压和扭转实验报告工程力学
金属材料轴向拉伸、压缩实验 预习要求： 1、复习教材中有关材料在拉伸、压缩时力学性能的内容； 2、预习本实验内容及微控电子万能试验机的原理和使用方法； 一、实验目的 1、观察低碳钢在拉伸时的各种现象，并测定低碳钢在拉伸时的屈服极限 σ， s 强度极限 σ，延伸率δ和断面收缩率ψ； b 2、观察铸铁在轴向拉伸时的各种现象； 3、观察低碳钢和铸铁在轴向压缩过程中的各种现象； 4、掌握微控电子万能试验机的操作方法。 二、实验设备与仪器 1、微控电子万能试验机； 2、游标卡尺。 三、试件 试验表明，试件的尺寸和形状对试验结果有影响。为了便于比较各种材料的机械性能，国家标准中对试件的尺寸和形状有统一规定。根据国家标准（GB6397—86），将金属拉伸比例试件的尺寸列表如下： 本实验的拉伸试件采用国家标准中规定的长比例试件（图一），试验段直径
d 0=10mm ，标距l 0=100mm.。 本实验的压缩试件采用国家标准（GB7314-87 h /d 0=2, d 0=10mm, h =20mm (图二)。 四、实验原理和方法 （一）低碳钢的拉伸试验 实验时，首先将试件安装在试验机的上、下夹头内，并在实验段的标记处安装引伸仪，以测量试验段的变形。然后开动试验机，缓慢加载，同时，与试验机 相联的微机会自动绘制出载荷—变形曲线 （F —?l 曲线，见图三）或应力—应变 曲线（σ—ε曲线，见图四）。随着载荷的逐渐增大， 材料呈现出不同的力学性能： 1、线性阶段 在拉伸的初始阶段，σ—ε曲线为一直线，说明应力σ与应变ε成正比，即满足胡克定律。线性段的最高点称为材料的比例极限（σp ），线性段的直线斜率即 图二 图一 σ σσσ图四 ?l F 图三
工程力学实验报告书[1].
工程力学实验报告 学院： 班级： 学号： 姓名：
报告一金属拉伸和压缩实验报告 一、实验目的： 二、实验设备： 三、实验纪录： 四、实验数据整理与计算: 1、绘制试验中的拉伸图和压缩图 P P P P o Δl o Δl o Δl o Δl 低碳钢拉伸图铸铁拉伸图低碳钢压缩图铸铁压缩图
2、对低碳钢冷作硬化的观察 3、计算结果: 五、分析总结 1、低碳钢拉伸与压缩的机械性质有何相同点与不同点？ 2、铸铁拉伸与压缩的机械性质有何相同点与不同点？ 3、低碳钢拉伸时断口破坏是什么形状？即是那种应力破坏？ 4、铸铁拉伸与压缩时其断口破坏是什么形状？是那种应力破坏?
报告二 测定低碳钢弹性模量E 的实验报告 一、实验目的： 二、实验设备： 三、实验纪录： 四、数据处理 △A 平= △P = △ε 平 = A =b ╳h = =???= %100P A E 平ε 五、分析误差原因：
报告三扭转实验报告 一、实验目的： 二、实验设备： 三、实验纪录： 1、对比两种材料的扭转机械性质。 2、低碳钢与铸铁的断口破坏是什么形状？并分别说明是那种应力。
报告四 测定低碳钢切变模量G 的报告 一、实验目的： 二、实验设备： 平均读数差mm =?A ；百分表放大倍数k=100； 标距mm = l ； 试件直径mm = d ； 百分表触头到试件轴线的距离mm =b 。 四、计算结果： 44 mm 32 = = d I P π； )(r a d b K A =?= ???； )(G P a I l T G P = ??= ??? 五、分析误差：
扭转实验报告
一、实验目的和要求 1、测定低碳钢的剪切屈服点s τ、剪切强度b τ，观察扭矩-转角曲线（φ-T 曲线）。 2、观察低碳钢试样扭转破坏断口形貌。 3、测定低碳钢的剪切弹性模量G 。 4、验证圆截面杆扭转变形的胡克定律（p GI Tl /=φ）。 5、依据低碳钢的弹性模量,大概计算出低碳钢材料的泊松比。 二、试验设备和仪器 1、微机控制扭转试验机。 2、游标卡尺。 3、装夹工具。 三、实验原理和方法 遵照国家标准（GB/T10128-1998）采用圆截面试样的扭转试验，可以测定各种工程材料在纯剪切情况下的力学性能。如材料的剪切屈服强度点s τ和抗剪强度b τ等。圆截面试样必须按上述国家标准制成（如图1-1所示）。 试验两端的夹持段铣削为平面，这样可以有效地防止试验时试样在试验机卡头中打滑。 图 1-1 试验机软件的绘图系统可绘制扭矩-扭转角曲线，简称扭转曲线（图1-2中的曲线）。
图3-2 从图1-2可以看到，低碳钢试样的扭转试验曲线由弹性阶段（oa 段）、屈服阶段（ab 段）和强化阶段（cd 段）构成，但屈服阶段和强化阶段均不像拉伸试验曲线中那么明显。由于强化阶段的过程很长，图中只绘出其开始阶段和最后阶段，破坏时试验段的扭转角可达π10以上。 从扭转试验机上可以读取试样的屈服扭矩s T 和破坏扭矩b T 。由和T s s W T 4/3=τ计算材料的剪切屈服强度s τ和抗剪强度b τ，式中：16/3 0d W T π=为 试样截面的抗扭截面系数。 T s s W T 4/3=τ计算材料的剪切屈服强度s τ和抗剪强度b τ，式中：16 /30d W T π=为试样截面的抗扭截面系数。 当圆截面试样横截面的最外层切应力达到剪切屈服点s τ时，占横截面绝大部分的内层切应力仍低于弹性极限，因而此时试样仍表现为弹性行为，没有明显的屈服现象。当扭矩继续增加使横截面大部分区域的切应力均达到剪切屈服点s τ时，试样会表现出明显的屈服现象，此时的扭矩比真实的屈服扭矩s T 要大一些，对于破坏扭矩也会有同样的情况。 图1-3所示为低碳钢试样的扭转破坏断口，破坏断面与横截面重合，断面是最大切应力作用面，断口较为平齐，可知为剪切破坏。 图 1-3
材料力学金属扭转实验报告
材料力学金属扭转实验报告 【实验目的】 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弋握典型塑性材料（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、观察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，掌握其使用方法。 【实验仪器】 【实验原理和方法】 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，测矩盘上的指针会出现停顿，这时指针所指示的外力偶矩的数值即为屈服力偶矩M es，低碳钢的扭转屈服应力为 式中：W p二「d3/16为试样在标距内的抗扭截面系数。 在测出屈服扭矩T s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M eb，低碳钢的抗扭强度为 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的M e-'图如图 1-3-2所示。当达到图中A点时，M e与「成正比的关系开始破坏，这时，试样表面处的切应力达到了材料的扭转屈服应力s，如能测得此时相应的外力偶矩M ep，如图1-3-3a所示，则扭转屈服应力为
(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、开始试验：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 始试验。 5、记录数据：试件断裂后，取下试件，观察分析断口形貌和塑性变形能力，填写实验数据和计算 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。 、铸铁 1、试件准备：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 o在低碳钢试件表面画上一条纵向线和两条圆周线，以便观察扭转变形。 2、试验机准备：按试验机一计算机一打印机的顺序开机，开机后须预热十分钟才可使 用。根据计算机的提示，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、开始试验：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 始试验。 5、记录数据：试件断裂后，取下试件，观察分析断口形貌和塑性变形能力，填写实验数据和计算 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。 【实验数据与数据处理】 一.低碳钢扭转 低碳钢直径测量 注：第二次实验修正标距为 3.线性阶段相关数据 当处于线性阶时，有