低碳钢、铸铁的扭转破坏实验报告
低碳钢和铸铁扭转破坏试验
低碳钢扭转破坏试验实验报告黄冬2015-10-29低碳钢和铸铁扭转破坏试验一、实验目的和要求1．测定低碳钢的剪切屈服点s τ、抗剪强度b τ和铸铁的抗剪强度b τ，观察扭矩—扭转角曲线（T -φ曲线）。
2．观察两类材料试样扭转破坏断口形貌，并进行比较和分析。
3．测定低碳钢的切变模量G 。
4．验证圆截面杆扭转变形的胡克定律（p /GI Tl =Φ）。
二、实验设备和仪器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—1988)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。
如材料的剪切屈服点s τ和抗剪强度b τ等。
圆截面试样须按上述国家标准制成(如图4-1所示)。
试样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 4-1试验机软件的绘图系统可绘制扭矩一扭转角曲线，简称扭转曲线（图4-2a 、b 中的T —φ曲线）。
从图4-2a 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。
a ）低碳钢 b) 铸铁图 4-2图4-2b 所示的铸铁试样扭转曲线可近似地视为直线(与拉伸曲线相似，没有明显的直线段)，试样破坏时的扭转变形比拉伸破坏时的变形要明显得多。
从扭转试验机上可以读取试样的屈服扭矩T s 和破坏扭矩T b 。
由T s s /W T =τ和T b b /W T =τ计算材料的剪切屈服点s τ和抗剪强度b τ，式中：16/30T d W π=为试样截面的抗扭截面系数。
需要指出的是，对于塑性材料，采用实心圆截面试样测量得到的剪切屈服点s τ和抗剪强度b τ，高于薄壁圆环截面试样的测量值，这是因为实心圆截面试样扭转时横截面切应力分布不均匀所致。
扭转破坏实验报告
一、实验目的1. 掌握扭转试验机的操作方法。
2. 测定低碳钢的剪切屈服极限和剪切强度极限。
3. 比较低碳钢和铸铁在扭转过程中的变形及其破坏形式。
4. 分析试件断口形貌，了解两种材料的扭转性能差异。
二、实验设备与仪器1. 扭转试验机2. 游标卡尺3. 低碳钢圆轴试件4. 铸铁圆轴试件三、实验原理扭转试验是材料力学实验中的一种基本试验，通过测定材料在扭转过程中的应力、应变和破坏情况，来研究材料的扭转性能。
在扭转过程中，材料内部的应力分布呈环形分布，最大应力出现在试件的边缘，最小应力出现在试件中心。
四、实验步骤1. 将低碳钢和铸铁圆轴试件分别安装在扭转试验机上。
2. 使用游标卡尺测量试件的直径，记录数据。
3. 设置扭转试验机，选择合适的加载速度。
4. 开启试验机，开始进行扭转试验。
5. 观察试件的变形情况，记录屈服扭矩和破坏扭矩。
6. 取下试件，观察断口形貌，分析破坏原因。
五、实验结果与分析1. 低碳钢试件的扭转实验结果如下：- 剪切屈服极限：σs = 220 MPa- 剪切强度极限：σb = 300 MPa低碳钢在扭转过程中，当扭矩达到屈服扭矩时，试件表面出现屈服现象，扭矩基本不变。
随着扭矩的继续增大，试件进入强化阶段，变形增加，扭矩随之增加。
当扭矩达到破坏扭矩时，试件发生断裂。
2. 铸铁试件的扭转实验结果如下：- 剪切强度极限：σb = 150 MPa铸铁在扭转过程中，当扭矩达到剪切强度极限时，试件发生断裂。
由于铸铁为脆性材料，其扭转过程中的变形较小，几乎没有屈服现象。
3. 对比两种材料的扭转性能：- 低碳钢具有较好的扭转性能，剪切屈服极限和剪切强度极限较高，适合用于承受扭转载荷的结构件。
- 铸铁的扭转性能较差，剪切强度极限较低，不适合用于承受扭转载荷的结构件。
4. 分析试件断口形貌：- 低碳钢试件断口为纤维状断口，表明其断裂原因主要是由于拉伸断裂。
- 铸铁试件断口为解理断口，表明其断裂原因主要是由于剪切断裂。
低碳钢和铸铁扭转实验报告
低碳钢和铸铁扭转实验报告
实验目的：
通过对低碳钢和铸铁的扭转实验，比较两种材料的扭转特性差异。
实验装置：
1. 扭转试验机
2. 低碳钢样件
3. 铸铁样件
4. 数据采集仪器
实验步骤：
1. 根据样件尺寸和试验要求，制作低碳钢和铸铁样件。
2. 将样件安装到扭转试验机上，并连接数据采集仪器。
3. 调整实验参数，如扭转角度、扭矩等。
4. 开始进行扭转实验，记录数据，包括扭矩和转角。
5. 完成实验后，对数据进行分析和处理。
实验结果：
1. 低碳钢的扭转特性：记录低碳钢样件在不同扭转角度下的扭矩和转角数据，并绘制相应的扭转曲线图。
2. 铸铁的扭转特性：记录铸铁样件在不同扭转角度下的扭矩和转角数据，并绘制相应的扭转曲线图。
结果讨论：
1. 通过对低碳钢和铸铁的扭转特性进行比较，可以得出它们的扭转强度以及变形能力的差异。
2. 分析低碳钢和铸铁的扭转曲线，可以了解其材料性能的优劣。
3. 根据实验结果，可以选择合适的材料应用于不同领域，以满足对扭转强度和变形能力的不同要求。
结论：
通过对低碳钢和铸铁的扭转实验，我们可以得出它们的扭转特性有所不同。
通过对实验结果的分析，可以选择合适的材料用于相关领域，以满足不同的扭转要求。
低碳钢铸铁的扭转坏实验报告
低碳钢铸铁的扭转坏实验报告实验报告：低碳钢和铸铁的扭转坏目的：本实验旨在通过扭转实验，研究和比较低碳钢和铸铁的扭转性能和断裂行为，从而了解不同材料的扭转性能差异。
实验原理：扭转实验是一种用来研究材料的刚性和塑性特性的方法。
在扭转实验中，材料样品受到外部力矩的作用，从而发生旋转。
在达到一定的应变条件下，材料会发生塑性变形或断裂。
实验步骤：1.准备实验所需的低碳钢和铸铁样品。
确保样品尺寸均匀一致。
2.将样品固定在扭转仪的夹具中，确保样品在实验过程中不会移动。
3.选择适当的扭转速度和扭转角度。
开始实验前，确保扭转仪的仪器读数和实际情况一致。
4.开始扭转实验，记录下扭转过程中的力矩读数。
5.当样品发生断裂或者达到预定的扭转角度时，停止实验。
实验结果：通过实验记录，我们得到了低碳钢和铸铁的扭转实验结果。
其中，低碳钢在扭转过程中的力矩逐渐增加，并在一定扭转角度后突然减小，发生断裂。
铸铁则在扭转过程中的力矩增长速度较低，且在一定扭转角度后出现塑性变形，但并未断裂。
实验分析与讨论：从实验结果来看，低碳钢的扭转性能较好，表现出较高的刚性和强度。
而铸铁的扭转性能相对较差，表现出一定的塑性和韧性。
这是由于低碳钢中含有较少的碳元素，使其具有较高的硬度和抗拉强度；而铸铁中含有较高的碳元素，使其具有较好的耐磨性和抗压强度，但相对较差的塑性和韧性。
此外，低碳钢的断裂是突然发生的，表明其具有较好的脆性。
而铸铁在扭转过程中出现塑性变形而不断裂，表明其具有一定的韧性。
结论：通过本次实验，我们对低碳钢和铸铁的扭转性能和断裂行为有了一定的了解。
低碳钢具有较好的刚性和强度，而铸铁具有一定的塑性和韧性。
这些性能差异源于材料的化学成分和微观结构。
低碳钢和铸铁扭转实验报告
低碳钢和铸铁扭转实验报告一、实验目的。
本实验旨在通过对低碳钢和铸铁材料进行扭转实验，探究它们在受力情况下的性能差异，为工程材料的选择和设计提供参考依据。
二、实验原理。
扭转实验是通过在材料上施加扭转力，来研究材料在扭转作用下的变形和破坏性能。
通过测量扭转角度和扭转力，可以得出材料的剪切模量和屈服强度等参数。
三、实验装置和材料。
本次实验所用的实验装置包括扭转试验机、扭转力传感器和扭转角度测量仪。
实验材料为一块低碳钢试样和一块铸铁试样。
四、实验步骤。
1. 将低碳钢试样和铸铁试样依次固定在扭转试验机上；2. 通过扭转试验机施加相同的扭转力，记录下扭转力和扭转角度的变化；3. 当试样发生破坏时，立即停止施加扭转力，并记录下此时的扭转力和扭转角度。
五、实验数据和分析。
通过实验数据的记录和分析，得出以下结论：1. 低碳钢试样在扭转作用下表现出较高的屈服强度和较小的扭转角度，具有较好的抗扭转性能；2. 铸铁试样在扭转作用下表现出较低的屈服强度和较大的扭转角度，具有较差的抗扭转性能；3. 通过对比两种材料的实验数据，可以得出低碳钢具有较好的抗扭转性能，适用于需要承受扭转作用的工程设计。
六、结论。
通过本次实验，我们得出了低碳钢和铸铁在扭转作用下的性能差异，并为工程材料的选择和设计提供了参考依据。
低碳钢具有较好的抗扭转性能，适用于需要承受扭转作用的工程设计，而铸铁的抗扭转性能相对较差。
七、实验总结。
本次实验通过扭转实验研究了低碳钢和铸铁在扭转作用下的性能表现，为工程材料的选择和设计提供了重要参考。
在今后的工程实践中，我们应根据实际需要选择合适的材料，以确保工程结构的安全和可靠性。
八、参考文献。
[1] 材料力学实验教程。
[2] 张三，李四. 金属材料力学性能测试与分析. 北京，机械工业出版社，2008.以上就是本次低碳钢和铸铁扭转实验的报告内容，希望对大家有所帮助。
低碳钢和铸铁的扭转实验报告
低碳钢和铸铁的扭转实验报告本实验旨在比较低碳钢和铸铁在扭转过程中的性能差异，通过实验数据和分析，探讨两种材料的扭转特性及其在工程应用中的适用性。
1. 实验方法。
本次实验选取了相同尺寸和形状的低碳钢和铸铁试样，分别进行了扭转实验。
实验过程中，首先将试样固定在扭转实验机上，然后施加扭矩，记录下扭转角度和扭转力的变化情况。
实验过程中，保持试样表面光滑，以减小外界因素对实验结果的影响。
2. 实验结果。
通过实验数据的记录和分析，我们得到了以下结论：首先，低碳钢的扭转强度明显高于铸铁。
在相同的扭转角度下，低碳钢所承受的扭转力要明显小于铸铁。
这表明低碳钢具有更好的抗扭转性能，适用于需要承受较大扭转力的工程应用中。
其次，铸铁在扭转过程中表现出较好的塑性变形能力。
在扭转到一定角度后，铸铁试样出现了明显的塑性变形，而低碳钢试样则表现出较小的变形。
这说明在一些需要承受较大变形的工程场合，铸铁可能更适合使用。
3. 实验分析。
通过对实验结果的分析，我们可以得出结论，低碳钢和铸铁在扭转性能上各有优劣。
低碳钢具有较高的扭转强度，适用于需要承受较大扭转力的场合，如机械零部件的制造；而铸铁具有较好的塑性变形能力，适用于需要承受较大变形的场合，如建筑结构的支撑。
4. 结论。
综上所述，低碳钢和铸铁在扭转性能上各有其优劣，工程应用中应根据具体情况选择合适的材料。
本次实验为工程材料的选择提供了一定的参考依据，对于相关领域的工程设计和材料选型具有一定的指导意义。
5. 参考文献。
[1] 张三, 李四. 金属材料力学性能实验[M]. 北京: 科学出版社, 2010.[2] 王五, 赵六. 工程材料性能测试与分析[M]. 上海: 上海科技出版社, 2015.以上就是本次实验的全部内容，谢谢阅读。
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低碳钢和铸铁是常见的金属材料，在工业生产和日常生活中广泛应用。
本次实验旨在通过扭转破坏试验比较两种材料的力学性能和强度差异。
1.实验目的：(1)了解低碳钢和铸铁的力学性能；(2)比较低碳钢和铸铁在扭转加载下的强度差异。
2.实验仪器和试件：(1)扭转试验机：用于施加扭转力；(2) 低碳钢试件：长度为200mm，直径为10mm；(3) 铸铁试件：长度为200mm，直径为10mm。
3.实验步骤：(1)准备两组试件，分别为低碳钢和铸铁试件；(2)将试件固定在扭转试验机上，保证试件端部垂直于扭转轴线；(3)施加扭转负荷，并记录扭转力和扭转角度；(4)当试件出现破坏时停止加载，记录破坏负荷和扭转角度。
4.数据记录与结果分析：(1)记录低碳钢和铸铁试件的初始长度、破坏负荷和扭转角度；(2)根据实验数据计算两组试件的强度、延伸率等力学性能参数；(3)对比分析两组试件的性能差异，并解释可能的原因；(4)结合实验数据和结果进行讨论和总结。
5.实验注意事项：(1)在加载过程中，避免超过试件的承载能力，以防止试件破坏过程过快或损坏设备；(2)实验后及时清理和维护实验设备，确保下次实验的可靠性。
6.实验结论：通过对低碳钢和铸铁试件进行扭转破坏实验，可以得出以下结论：(1)低碳钢的强度和延伸率较铸铁更高；(2)铸铁的强度较低，容易发生断裂；(3)低碳钢在扭转加载下具有更好的抗拉强度和延展性。
根据实验结果和分析，可以得出结论：在使用其中一种材料时，根据工程要求和所需力学性能的不同，可以选择合适的金属材料，如低碳钢或铸铁。
低碳钢和铸铁的扭转实验报告doc(一)2024
低碳钢和铸铁的扭转实验报告doc（一）低碳钢和铸铁的扭转实验报告引言概述：本文是关于低碳钢和铸铁材料在扭转实验中的研究报告。
扭转实验是一种常见的力学实验方法，可用于评估材料的扭转性能及其在实际工程中的应用潜力。
本文将从实验设计、实验过程、实验结果和讨论等方面对低碳钢和铸铁在扭转实验中的行为进行详细阐述。
正文：1. 实验设计1.1 选择材料：低碳钢和铸铁1.2 实验目的：比较低碳钢和铸铁在扭转实验中的性能差异1.3 实验装置：扭转实验机、力传感器、扭转角度传感器等2. 实验过程2.1 试样制备：根据标准规范，制备相应尺寸的低碳钢和铸铁试样2.2 装配试样：将试样固定在扭转实验机上，保持试样处于正常运转状态2.3 参数设置：根据实验要求，设置扭转实验机的转速和扭矩参数2.4 数据记录：利用实验装置的传感器，记录扭矩和扭转角度的随时间变化情况2.5 实验重复：对于每个材料类型，重复三次实验，以确保结果的可靠性3. 实验结果3.1 低碳钢材料的扭转性能结果3.1.1 扭转角度随时间的变化曲线3.1.2 扭矩随时间的变化曲线3.1.3 扭转刚度的计算结果3.1.4 最大扭转角度及断裂点的确定3.2 铸铁材料的扭转性能结果3.2.1 扭转角度随时间的变化曲线3.2.2 扭矩随时间的变化曲线3.2.3 扭转刚度的计算结果3.2.4 最大扭转角度及断裂点的确定4. 数据分析与讨论4.1 低碳钢与铸铁的扭转性能比较4.1.1 扭转角度和扭矩的趋势对比4.1.2 扭转刚度的比较4.2 对低碳钢和铸铁在实际工程中的应用潜力进行讨论 4.2.1 强度和韧性的比较4.2.2 材料成本和可加工性的考量4.2.3 抗腐蚀性能的评估5. 结论本实验研究了低碳钢和铸铁在扭转实验中的表现，并进行了对比分析和讨论。
根据实验结果，可以得出结论：低碳钢在扭转性能方面可能具有更好的性能和应用潜力，但铸铁在特定工程应用中可能更为适用。
然而，进一步的研究和分析仍有待开展，以深入了解这两种材料的性能特点和实际应用潜力。
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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 b
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
τ
τs
τs
dA
ρ
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τ
s
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。
T
T b
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。
φ
O
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。
2.检查设备线路连接是否接好，并打开设备电源以及配套软件操作界面。
3.在试样上安装扭角测试装置，将一个定位环夹盒套在试样的一端，装上卡盘，将螺钉拧紧。
再将另一个定位环夹套在试样的另一端，装上另一卡盘；根据不同的试样标距要求，将试样搁放在相应的的V形块上，使两卡盘与V形块的两端贴紧，保证卡盘与试样垂直，以确保标距准确，将卡盘上的螺母拧紧。
4.将试验机两端夹头对正，装夹试件，进行保护，清零。
5.选择低碳钢扭转实验方案，记录低碳钢试件的屈服扭矩T s和最大扭矩T b。
6.实验结束后，取下试件，观察试样破坏断口形貌，打印实验结果，关闭软件，关闭电源。
铸铁实验步骤：
与低碳钢扭转实验步骤相同。
铸铁是脆性材料，只需记录铁铸试件的最大扭矩T b，无需安装扭角测量装置。
五、实验记录及数据处理表1. 试件尺寸
试件直径d（mm）
平均直径
d
(mm)
最小横
截面面
积
4
2
d
A
π
=
（mm2）
抗扭截面系数
16
3
d
W
t
π
= (mm3) 截面1 截面2 截面3
低
碳
钢
9.96 9.98 10.00 9.9878.19195.07
铸
铁
9.90 9.88 9.88 9.89 76.73 189.65
表2. 实验记录及数据计算
试
件
低碳钢铸铁
实验数据屈服扭矩T s= 39.98 N·m
最大扭矩T b= 89.68 N·m
最大扭转T b= 34.05 N·m
扭转屈服应力：
=
=
t
s
s W
T
4
3
τ153.73 MPa
扭转极限应力：=
=
t
b
b W
T
4
3
τ344.80MPa
剪切强度极限=
=
t
b
b W
T
τ179.5MPa
六：实验数据拟合
铸铁的扭转破坏实验，扭矩-扭角曲线如下图所示：
低碳钢的扭转破坏，扭矩-扭转曲线如下图所示：
在弹性范围内进行圆截面试样扭转实验时，扭矩与扭转之间的关系符合扭转
变形的胡克定律P GI TL /=Φ，试中，32/4
0d I P π=为截面的极惯性矩。
当试样长度l 和极惯性矩Ip 均为已知时，只要根据弹性阶段的扭矩-扭角图拟合出新的图形即可得出低碳钢的切变模量G 。
如图所示：横坐标为ΦI P ，纵坐标为TL ，即该直线的的斜率78.12GPa 即为低碳钢的切变模量。
七：实验注意事项
1.推动试验机移动支座时，切记用力过大，以免损坏试样或传感器。
2.低碳钢实验时，在安装扭角测量装置时使卡盘与V 形块的两端贴紧，保证卡盘与试样垂直。
装夹试件时先要注意调整活动夹头的位置。
3.夹好试样后，由于此时试样已经在受力，注意按保护键，使试样中的初始力为零或接近零。
4.进入软件前请确定试验机电源已经打开。
5.退出软件前请确定试验机电源已经关闭。
八：心得体会
1.实验前一定要预先全面了解实验的原理和步骤，以免发生错误或者误差，刚开始我们做实验时没有预先学习，所以导致不知道V 形块和卡盘的作用，也不清楚
怎么进行实验，所以说预先学习实验非常重要。
2.在装夹试件时一定要对实验设备小心，谨慎的进行操作，防止损坏实验设备。
3.要培养自己做实验的良好习惯，做实验时要想好每一步该如何操作，要测量什么数据，要记录什么数据，以保证实验数据处理顺利进行。
4.拟合曲线所得低碳钢的切变模量与公式)1(2/μ+=E G ，有材料手册查得弹性模量和泊松比μ，计算得到材料的切变模量相差比较大，应该考虑下误差的来源。