材料力学金属扭转实验报告
材料力学扭转实验报告
材料力学扭转实验报告
本次实验旨在探究不同材料的扭转特性，并使用扭转实验仪器记录其扭转角度和材料的弹性模量，以深入了解材料力学的基本性质和特点。
实验装置包括一个旋转机构、一组夹具与给定标准的扭力装置。
为了保证本次实验的准确性，首先需要校准扭转实验仪器，以确保其在不同扭转角度下的读数准确可靠。
在实验过程中，我们选用了三种材料进行扭转实验：钢、铜和铝。
实验以钢为第一个实验材料。
首先，将钢杆放置于夹具之间，用扭力装置施加一个恒定的扭矩，并在旋转机构上逐渐增加扭转角度，记录下材料在不同扭转角度下的扭转角度和扭力值。
整个实验过程需要反复进行多次，记录扭转角度和扭力值的平均值，以减小误差。
接下来进行铜杆的实验。
操作步骤同上，将铜杆放置于夹具之间，施加恒定扭矩，逐渐增加扭转角度，记录扭转角度和扭力值并取平均值。
最后进行铝杆的实验，仍按照同样的操作步骤进行。
实验结果表明，随着扭转角度的逐渐增加，材料的扭转角度和弹性模量发生变化。
三种材料的弹性模量分别如下：钢为1.96×1011N/m2，铜为1.05×1011N/m2，铝为
6.00×1010N/m2。
由此可见，钢的弹性模量最大，铝的弹性模量最小，这与各自的材料性质和组成有关。
实验中还发现，位移角度与扭转角度呈正相关关系，即随着扭转角度的增加，位移角度也随之增加。
同时，不同材料的弹性模量存在较大差异，这说明在实际应用中，选择不同材料需要根据其其材料性质来进行权衡，进而确定合适的使用场景和条件，以确保其能够满足预期的设备要求。
金属材料扭转实验
矩的增大趋于均匀，如图 4.3（c）所示，假设应力为τ s （屈服极限），则这 时截面上应力τ s 与相应扭矩的Ts 的关系为
τs
=
3TS 4WP
图 4.2
T
(a)
(b)
(c)
Tb Ts
图 4.3 扭转试件在不同扭矩下横截面应力图
图 4.4
同理可计算塑性材料在扭转时的剪切强度极限
τb
=
3Tb 4W p
对于铸铁等脆性材料在扭转至破坏时，因其变形较小无屈服现象，故可 近似地用弹性应力公式进行计算，若破坏时的扭矩为Tb ，则得到剪切强度极 限为
τb
=
Tb Wp
-3-
三、仪器与设备
1、扭转试验机 2、游标卡尺
四、实验方法与步骤
1、量好试件尺寸（直径 d ）后，将试件安装于机器夹头中，可在试件上 画上一条纵向粉笔线，以观察它的变形。
2 最大显示扭矩（Nm）
3 扭矩最小读数值（Nm）
4 扭矩精确测量范围（Nm）
5 扭转角最大讯数值（°）
6 扭转角最小读数值（°）
7 扭矩示值相对误差
8 扭矩示值重复性相对误差
9 零点相对误差
10 试样直径（㎜）
表 4.3
规格、参数及指标 NJS-01 150 0.06 20—100 99999.9 0.1
-1-
实验四 金属材料扭转实验
一、实验目的
扭转实验是了解材料抗剪能力的一项基本实验，本实验着重了解塑性材 料（低碳钢）和脆性材料（铸铁）受扭转时的机械性能，测定τ s 、τ b 绘制 T − φ 图，并比较两种材料的破坏情况及原因。
扭转实验过程中，试件的断面形状几乎一直不变，无颈缩现象，变形较 均匀，可以较准确地测定试件变形及瞬时破坏应力。
材料力学金属扭转实验报告[5篇范例]
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材料力学金属扭转实验报告[5篇范例]第一篇：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bτ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】仪器名称数量参数游标卡尺1 0-150mm，精度CTT502 微机控制电液伺服扭转试验机 1 最大扭矩500N·m，最大功率低碳钢、铸铁各 1 标准【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esM，低碳钢的扭转屈服应力为 pess43WM=τ式中：/3pd W π=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=τ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ϕ-eM 图如图1-3-2 所示。
当达到图中 A 点时，eM 与ϕ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sτ，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=τ经过A 点后，横截面上出现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 所示的情况，对应的扭矩sT 为 OϕM eABCM epM esM eb 图 1-3-2低碳钢的扭转图τ sTτ sTτ sT（a）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/22sd/2s s3412d 2 d 2 ττπρρπτρπρρτ WdT ====⎰⎰由于es sM T =，因此，由上式可以得到 pess43WM=τ无论从测矩盘上指针前进的情况，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。
实验_ 金属材料的扭转实验
令a 则a
或者：
l0 a IP
TL0 G IP
xi yi , 2 xi
代入到G
i
i 0
8
2 i
2、测G（图解法） 通过试验机配备的扭矩传感器以及小角度扭角仪，可 自动记录扭矩－扭转角（T- ）曲线，如图1-20所示。 在所记录的曲线的弹性直线段上，选取扭矩增量和相 应的扭转角增量。按下式计算材料的切变弹性模量G
2
二、设备和仪器 1. RNJ-500微机控制电子扭转试验机。
1.单片机测控箱 2.固定夹具 3.活动夹具 4.减速箱 5.导轨工作平台 6.手动调整轮 7.伺服电机 8.机架
图附1-5-1 RNJ－500 型微机控制扭转试验机示意图
3
固定夹具(2)一端与扭矩传感器相连，另一端用于试样 安装；活动夹具(3)则一端固定试样，另一端与减速箱 (4)相连。 试验时，由测控系统（计算机或单片机）发出运行指 令，此时伺服电机(7)工作，通过减速箱减速后控制活 动夹具转动，达到给试样施加扭矩的目的。 另外出于试验机调零和操作灵活的考虑，该试验机提 供了手动调节的控制方式。其原理是在单片机测控箱 上设置了手动调零的按钮，在按钮按下时，通过硬件 使伺服电机掉电，此时可以通过转动手动调节轮(6)控 制活动夹具转动，从而施加扭矩。
18
5.3 测规定非比例扭转应力 T （图解法,铝合金） A TP 1. 用于图解法测规定非比例扭转 应力的曲线，同样应使曲线的弹 性直线段的高度超过扭矩轴量程 的以上，扭角轴的放大倍数应使 图1-25中的OC段大于5mm。 C 0 2n P L 0 / d 0 2. 点击测试软样运行窗口，正式 测试，直至试件变形开始急剧增 加时，停止实验，取下试样。保 图1- 25图解法求规定 非比例扭转应力 存实验数据。打印试验曲线。
材料力学金属扭转实验报告定稿版
材料力学金属扭转实验
报告
HUA system office room 【HUA16H-TTMS2A-HUAS8Q8-HUAH1688】
PosV 3.4777 3.7611 4.0333 4.3162 4.6004 4.8729 5.1450 5.4336用matlab绘制的图如下
满足线性关系
二、计算低碳钢模量G
G G=
G G G
G G G G
=
GG.GGGGG×GGG×GG−G
GG.GGGGG×G.GGG×GG−GG
×
GGG
G
GG =G.GGGGGGG
G G=
G G G
G G G G
=
GG.GGGGG×GGG×GG−G
GGG.GGGG×G.GGG×GG−GG
×
GGG
G
GG =G.GGGGGGGG
低碳钢铸铁
【实验思考】
1、试件的尺寸和形状对测定弹性模量有无影响?为什么?
答：弹性模量是材料的固有性质，与试件的尺寸和形状无关。
2、逐级加载方法所求出的弹性模量与一次加载到最终值所求出的弹性模量是否相同?为什么必须用逐级加载的方法测弹性模量?
答: 逐级加载方法所求出的弹性模量与一次加载到最终值所求出的弹性模量不相同，采用逐级加载方法所求出的弹性模量可降低误差，同时可以验证材料此时是否处于弹性状态，以保证实验结果的可靠性。
3、碳钢与铸铁试件扭转破坏情况有什么不同?分析其原因.
答：碳钢扭转形变大，有屈服阶段，断口为横断面，为剪切破坏。
材料力学金属扭转实验报告完整版
材料力学金属扭转实验
报告
HUA system office room 【HUA16H-TTMS2A-HUAS8Q8-HUAH1688】
PosV 3.4777 3.7611 4.0333 4.3162 4.6004 4.8729 5.1450 5.4336用matlab绘制的图如下
满足线性关系
二、计算低碳钢模量G
G G=
G G G
G G G G
=
GG.GGGGG×GGG×GG−G
GG.GGGGG×G.GGG×GG−GG
×
GGG
G
GG =G.GGGGGGG
G G=
G G G
G G G G
=
GG.GGGGG×GGG×GG−G
GGG.GGGG×G.GGG×GG−GG
×
GGG
G
GG =G.GGGGGGGG
低碳钢铸铁
【实验思考】
1、试件的尺寸和形状对测定弹性模量有无影响为什么
答：弹性模量是材料的固有性质，与试件的尺寸和形状无关。
2、逐级加载方法所求出的弹性模量与一次加载到最终值所求出的弹性模量是否相同为什么必须用逐级加载的方法测弹性模量
答: 逐级加载方法所求出的弹性模量与一次加载到最终值所求出的弹性模量不相同，采用逐级加载方法所求出的弹性模量可降低误差，同时可以验证材料此时是否处于弹性状态，以保证实验结果的可靠性。
3、碳钢与铸铁试件扭转破坏情况有什么不同?分析其原因.
答：碳钢扭转形变大，有屈服阶段，断口为横断面，为剪切破坏。
扭转实验报告
扭转实验报告摘要：本次扭转实验主要考察了金属杆的扭转弹性和塑性变形特性。
通过对实验数据的分析，得出了杆的杨氏模量和屈服点。
实验结果表明，金属杆在一定范围内具有较好的弹性特性，但在超过其屈服点后，杆将发生塑性变形。
介绍：扭转实验是一种常用的力学实验，它能够管窥物质的一些属性，如强度、塑性和弹性等。
在本次实验中，我们将研究金属杆的扭转性能，以了解材料的性质，为实际应用提供指导。
实验过程：1. 实验仪器准备：本次实验主要使用扭转弹簧、细杆、千分尺、游标卡尺等工具。
2. 样品制备：将金属杆置于扭转弹簧中，用千分尺和游标卡尺测量出杆的直径和长度，并计算出横截面积。
3. 装置校准：将扭转弹簧固定在一个转动机构上，并将预备好的样品固定在转动手柄上。
4. 实验操作：控制扭簧的扭转角度，保持恒定的转动速度，记录下杆的变形数据。
5. 数据处理：分析实验结果，计算出杆的杨氏模量和屈服点。
实验结果：通过实验数据的处理和分析，我们得到了以下结论：1. 杆的杨氏模量为x N/m²。
2. 杆的屈服点为x N/m²。
3. 杆在未达到屈服点时表现出较好的弹性特性，但在超过其屈服点后，杆将发生塑性变形。
结论：本次实验成功地测量出杆的杨氏模量和屈服点。
通过实验数据的分析，我们发现，金属杆具有较强的弹性和一定的塑性，但在超过其屈服点后，其将发生塑性变形。
在实际应用中，我们需要根据材料的性质，合理选取材料，以保证产品的质量和安全性。
因此，扭转实验是一项非常有用的力学实验，可以帮助我们更好地了解材料的性质，为产品的设计和制造提供指导。
材料力学实验报告
1. 了解材料力学实验的基本原理和方法。
2. 掌握材料力学实验的基本操作技能。
3. 通过实验，验证材料力学理论，加深对材料力学基本概念和原理的理解。
4. 培养学生严谨的科学态度和实验操作能力。
二、实验内容1. 金属拉伸实验2. 金属扭转实验3. 材料切变模量G的测定三、实验原理1. 金属拉伸实验：通过拉伸试验，测定材料的弹性模量、屈服强度、极限抗拉强度等力学性能指标。
2. 金属扭转实验：通过扭转试验，测定材料的扭转刚度、剪切强度极限等力学性能指标。
3. 材料切变模量G的测定：通过扭转试验，测定材料的切变模量G，验证圆轴扭转时的虎克定律。
四、实验仪器1. 金属拉伸试验机2. 金属扭转试验机3. 电测仪4. 游标卡尺5. 扭角仪6. 电阻应变仪7. 百分表1. 金属拉伸实验（1）将试样安装在试验机上，调整试验机至适当位置。
（2）启动试验机，逐渐增加拉伸力，记录拉伸过程中的应力、应变数据。
（3）绘制应力-应变曲线，分析材料的力学性能。
2. 金属扭转实验（1）将试样安装在扭转试验机上，调整试验机至适当位置。
（2）启动试验机，逐渐增加扭矩，记录扭转过程中的扭矩、扭角数据。
（3）绘制扭矩-扭角曲线，分析材料的力学性能。
3. 材料切变模量G的测定（1）将试样安装在扭转试验机上，调整试验机至适当位置。
（2）启动试验机，逐渐增加扭矩，记录扭矩、扭角数据。
（3）利用电阻应变仪、百分表等仪器，测量试样表面的应变。
（4）根据虎克定律，计算材料的切变模量G。
六、实验数据及结果分析1. 金属拉伸实验（1）根据应力-应变曲线，确定材料的弹性模量、屈服强度、极限抗拉强度等力学性能指标。
（2）分析材料在不同应力状态下的变形特点。
2. 金属扭转实验（1）根据扭矩-扭角曲线，确定材料的扭转刚度、剪切强度极限等力学性能指标。
（2）分析材料在不同扭角状态下的变形特点。
3. 材料切变模量G的测定（1）根据扭矩、扭角、应变数据，计算材料的切变模量G。
材料力学扭转实验报告
材料力学扭转实验报告1. 实验目的。
本实验旨在通过扭转实验，探究材料在扭转加载下的力学性能，了解材料的剪切模量和剪切应力等参数。
2. 实验原理。
材料在扭转加载下，内部会产生剪切应力，而材料的剪切模量则是描述材料在扭转加载下的变形特性的重要参数。
通过扭转实验，可以测定材料的剪切模量和剪切应力，进而了解材料的力学性能。
3. 实验装置。
本实验采用了扭转实验机，实验样品为圆柱形，实验过程中需要测量扭转角度和扭转力矩。
4. 实验步骤。
（1）将实验样品装入扭转实验机，并调整好实验参数。
（2）施加扭转力矩，记录下扭转角度和扭转力矩的变化。
（3）根据实验数据，计算出材料的剪切模量和剪切应力。
5. 实验数据处理。
通过实验数据的处理，得到了材料的剪切模量和剪切应力的数值，进一步分析了材料在扭转加载下的力学性能。
6. 实验结果分析。
根据实验结果，我们可以得出材料在扭转加载下的剪切模量为xx，剪切应力为xx，进一步分析了材料的力学性能。
7. 实验结论。
通过本次实验，我们成功测定了材料在扭转加载下的剪切模量和剪切应力，了解了材料在扭转加载下的力学性能特点。
8. 实验总结。
本实验通过扭转实验，深入探究了材料在扭转加载下的力学性能，对材料力学的研究具有一定的指导意义。
9. 参考文献。
[1] 张三, 材料力学导论, 北京大学出版社, 2005.[2] 李四, 材料力学实验指导, 清华大学出版社, 2008.10. 致谢。
感谢实验室的老师和同学们在实验过程中的帮助和支持。
以上为本次材料力学扭转实验报告的全部内容。
扭转实验报告材料力
扭转实验报告材料力实验题目：扭转实验实验目的：1. 了解扭转实验的原理和方法；2. 掌握扭转实验的操作技巧；3. 学会分析实验数据，得出相应的结论。
实验原理：扭转实验是通过施加力矩来产生扭转变形，通过测量扭转角度和应力来分析材料的力学性质。
在实验中，将试样置于扭转装置中，通过扭转装置施加力矩，使试样发生扭转变形。
通过测量扭转角度和应力，可以得到材料的切应力与转角之间的关系。
实验步骤：1. 准备实验装置：将试样装置固定在扭转装置上，调整装置使试样水平放置，确保扭转装置的稳定；2. 测量试样尺寸：使用游标卡尺等工具测量试样的直径、长度等尺寸参数，以便后续计算；3. 施加力矩：通过手动或电动装置施加力矩，使试样产生扭转变形；4. 测量扭转角度：使用微量计或角度测量仪器，测量试样的扭转角度；5. 测量应力：使用应力计等设备测量试样上的应力；6. 记录数据并计算：记录实验数据，根据实验公式计算切应力和扭转角度的关系；7. 分析数据：根据实验所得数据，绘制切应力与转角的曲线图，并从中分析材料的力学性质。
实验结果与讨论：通过实验测量得到的数据，我们可以根据实验公式计算切应力与转角的关系。
绘制切应力-转角曲线图后，可以观察到材料的力学性质。
根据实验结果，我们可以得到以下结论：1. 在材料处于线性弹性阶段时，切应力与转角呈线性关系；2. 当材料处于屈服点之后，切应力与转角之间的关系不再是线性关系，材料开始出现塑性变形；3. 材料的硬度可以通过切应力-转角曲线中的斜率来确定；4. 材料的韧性可以通过切应力-转角曲线中的面积来确定，面积越大，材料的韧性越好。
结论：通过扭转实验，我们可以分析材料的力学性质，如弹性、硬度和韧性等。
实验中需要注意操作细节，如保证试样的水平放置、测量精度等，以获得准确的实验数据。
通过对实验结果的分析，可以得到对材料力学性质的判断和评价。
扭转实验是一种有效的实验方法，对于研究材料的力学性质具有重要的作用。
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第二次测量
平均值
L
注：第二次实验修正标距为 100
3.线性阶段相关数据
当处于线性阶时,有
扭矩 M(N·m)
扭角ψ(°)
相对扭角ψ0(°)
二. 铸铁扭转
5PAGE OF
v1.0 可编辑可修改
1.铸铁直径 d 测量
第一次测量
第二次测量
平均值
上部
中部
下部
【实验结果分析】
一、低碳钢数据处理
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
为
b
3 4
M eb Wp
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
Me 图如图 1-3-2 所示。当达到图中 A点时， Me 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
从图 1-6 可以看出，当外力偶矩超过 Mes 后，扭转角 增加很快，而外力偶矩 Me
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s 大。根据测定的试样在断裂时的外力偶矩 M eb ，可求得
抗扭强度为
b
3 4
M eb Wp
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 M eb（方法同 2），抗扭强 度为
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
1.低碳钢直径 D 测量
第一次测量
第二次测量
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
s
M ep Wp
经过 A 点后，横截面上出现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 所示的情况，对应的扭
矩 Ts 为
Me B
A M ep M es
O
C
M eb
图 1-3-2 低碳钢的扭转图
2、试验机准备：按试验机→计算机→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： （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；根据不同的试件标距 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， 保证卡盘与试件垂直，以确保标距准确。将卡盘上的螺钉拧紧。 （2）先按“对正”按键，使两夹头对正。如发现夹头有明显的偏差，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“试件保护”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。 二、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。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。
铸铁扭转形变小，没有屈服阶段，断口为和轴线成约 45°的螺旋形曲面， 为拉应力破坏。 4、铸铁扭转破坏断口的倾斜方向与外加扭转的方向有无直接关系为什么
答：有关系。扭转方向改变后，最大拉应力方向随之改变，而铸铁破坏是拉应 力破坏，所以铸铁断口和扭转方向有关。
8PAGE OF
s T
（a） T Tp
s T
（b） Tp T Ts
2PAGE OF
s T
（c） T Ts
v1.0 可编辑可修改
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
Ts
d /2
0 s 2d 2 s
d/2 2d
0
d 3 12
s
4 3
Wp
s
由于 Ts Mes ，因此，由上式可以得到
s
3 4
M es Wp
无论从测矩盘上指针前进的情况，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，一般均根据由 B 点 测定的 Mes 来求扭转切应力s 。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，对塑性较小的材料差异是比较大的。
根据 Original Data,运用 matlab 拟合实验数据 则选取数据如下表 数据
LoadV
PosV
LoadV
PosV
用 matlab 绘制的图如下
满足线性关系 二、计算低碳钢模量 G
6PAGE OF
v1.0 可编辑修改
所以，
三、计算低碳钢和铸铁的剪切强度极限 b 1、低碳钢：
屈服极限： 强度极限： 2、铸铁 强度极限：
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v1.0 可编辑可修改
2、试验机准备：按试验机→计算机→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。
力偶矩的数值即为屈服力偶矩 Mes ，低碳钢的扭转屈服应力为
s
3 4
M es Wp
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v1.0 可编辑可修改
式中：Wp d 3 /16 为试样在标距内的抗扭截面系数。
在测出屈服扭矩Ts 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
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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 b 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】
仪器名称 游标卡尺 CTT502 微机控制电液伺 服扭转试验机 低碳钢、铸铁
数量 1 1
各1
参数 0-150mm，精度 最大扭矩 500N·m，最大功
率 标准
【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
端口形状：
低碳钢
【实验思考】
铸铁 7PAGE OF
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1、试件的尺寸和形状对测定弹性模量有无影响为什么 答：弹性模量是材料的固有性质，与试件的尺寸和形状无关。 2、逐级加载方法所求出的弹性模量与一次加载到最终值所求出的弹性模量是否 相同为什么必须用逐级加载的方法测弹性模量
答: 逐级加载方法所求出的弹性模量与一次加载到最终值所求出的弹性模量 不相同，采用逐级加载方法所求出的弹性模量可降低误差，同时可以验证材料此 时是否处于弹性状态，以保证实验结果的可靠性。 3、碳钢与铸铁试件扭转破坏情况有什么不同分析其原因. 答：碳钢扭转形变大，有屈服阶段，断口为横断面，为剪切破坏。
b
M eb Wp
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 45 角，表
明破坏是由拉应力引起的。
【实验步骤】
一、低碳钢
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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。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。