扭转实验指导书《材料力学》新设备
扭转试验指导书
扭转试验指导书圆轴扭转机械性能的测定⾦属材料扭转时的机械性能对于承受扭矩作⽤的构件⼗分重要，由于这些⼒学性能指标直接影响着受扭矩作⽤的构件（主要是各类传动轴类）的设计、制造和使⽤，⽽扭转⼒学性能的测试都要通过扭转试验来测定，因此扭转试验是⾦属⼒学性能试验中的⼀种重要试验⽅法。
在冶⾦产品的⽣产检验、控制及⾦属材料与加⼯⼯艺的开发研究⽅⾯也常应⽤扭转试验⽅法，并且⽤圆柱试样进⾏扭转试验时，试样沿长度⽅向的塑性变形始终是均匀的，各部位都相同，没有颈缩现象。
这样，对于塑性很好的材料，可以运⽤扭转试验更精确地测定其应⼒和应变的关系；对于如⼯具钢等脆性材料，在拉伸试验中难以测定其韧性状态下的机械性能，运⽤扭转试验有可能使它处于韧性状态，进⾏强度和塑性的测定。
可见，⽆论是塑性材料还是脆性材料，运⽤扭转试验测定其强度和塑性都是⼀种较为理想的测定⽅法。
根据⾦属材料的扭转试验，可以测定以下⼒学性能指标：扭转屈服极限τs、扭转强度极限τb、剪切弹性模量(⼜称切变模量)G、规定⾮⽐例扭转应⼒τP等。
⼀、扭转试验机原理简介扭转试验机主要⽤于测定⾦属或⾮⾦属材料受扭矩作⽤时的⼒学性能指标。
扭转试验机类型很多，主要有两类：⼀类为机械传动式试验机，采⽤机械传动加载，⽤摆锤式机构测扭矩；另⼀类为机械电⼦式试验机，采⽤⽀流电动机⽆级调速机械传动加载，⽤电⼦⾃动平衡随动系统测扭矩。
图23-1所⽰即为后者的⼀种。
图23-1 WNJ-1000微机控制扭转试验机根据纯扭转变形的特点，需要扭转试验机提供的⼒源应是使圆柱形试样各截⾯只绕轴线产⽣转动的扭矩。
⼀般扭转试验机都具有固定夹头和能旋转加载的主动夹头，扭转试样装夹于两夹头中，并使夹头和试样的轴线处于重合，这样作⽤于试样两端的是等⼤、反向、作⽤⾯垂直于轴线的两个⼒偶，强迫试样产⽣扭转变形。
扭转试验机的主动夹头可由⼿动或机械操作，经蜗轮、蜗杆等传动机构的传动对试样施加扭矩。
试样的抗⼒由固定夹头与其相联的摆杆、砝码或杠杆、游砣保持平衡。
材料力学实验指导书(最新)
力传感器； SCLY ——II 数字式测力仪； JDY ——III 型静态电阻应变仪（2 台） 。 如图 1 所示，从上至下依次为钢-铝叠梁、钢-钢叠梁、钢-钢楔块叠梁。 3．实验原理和方法
图 2 钢-钢组合叠梁受力简图、贴片位置图与理论应力分布图
在梁的某一横截面沿梁的高度分布 8 枚电阻应变片，贴片位置如图 2 所示。 电阻片长向与梁的轴线方向一致。梁受力时，测出每个测点的应变值
8）按以上同样方法，可对其余二组梁进行测试； 9）卸去载荷，检查数据，恢复仪器。 5．试验结果处理 1）用电阻应变仪上读出的线应变读数，通过虎克定律： σ=Eε 求出纯弯梁各测点正应力的试验值。 2）再按纯弯梁横截面上的正应力分布式：
σ= M y IZ
求出纯弯梁各测点正应力的理论值。 3）最后对试验值与理论值进行误差分析。 6．注意事项 1）检查叠梁叠放是否整齐； 2）不得用力拉扯应变片引线，不得触摸应变片； 3) 测点位置通过引线的颜色辨认； 4）初载荷 F0 和终载荷 Fn 的值要适当；建议初始载荷 200N，最大载荷 2200N ，载荷递增梯度：5OON。 5）应变片灵敏度系数 K=2.13。 7．思考题 l）如何建立钢-铝叠梁、钢-钢叠梁和钢-钢楔块叠梁横截面上正应力的理 论计算公式（同学们可展开讨论） 。 2）估计那种梁试验误差要大些，误差大的主要原因是什么？
图一
WEW-600B/1000B 微机控制液压万能试验机
二、组成 1 ．试验机主机； 2 ．油压机控制箱； 3 ．微型计算机与打印机； 三、实验指导 1.实验目的 测定低碳钢的屈服极限 s ，强度极限 b ，伸长率 ，断面收缩率 。 2.实验装置和仪器 1) WEW-600B/1000B 微机控制液压万能试验机； 2) 拉伸试件； （图二） 3) 游标卡尺等。 （图三）
扭转试验材料力学实验报告
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s τ、剪切强度极限b τ。
3.确定铸铁试样的剪切强度极限b τ。
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.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0d 。
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，用扳手顺时针旋转，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、夹头间转角、切应变1、切应变2、试验时间的零点；选择“实验方案1”；用鼠标“新建”，在下拉菜单中，依次输入“试验编号”、“实验员”、“钢筋长度”、在“实验材料”中选择“塑性”、“材料形状”中选择“实心”和“钢筋直径”等信息后，点击“确定”；鼠标点“开始”键，就给试样施加扭矩了；在加载过程中，注意观察试样屈服时扭矩S M 的变化，并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“停止”键，使试验机停止转动。
（4）试样断裂后，取下试样，从峰值中读取最大扭矩b M 。
（5）观察试样断裂后的形状。
2. 铸铁实验（青山试验机）（1）量直径：用游标卡尺量取试样的直径0d 。
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，用扳手顺时针旋转，夹紧试样。
扭转试验材料力学实验报告docx(二)2024
扭转试验材料力学实验报告docx（二）引言：扭转试验是材料力学实验中常用的一种试验方法，通过对材料在扭转载荷下的变形与破坏进行观察和分析，可以获得关于材料力学性能的重要数据。
本文档将对扭转试验的原理和实验过程进行详细介绍，并结合相应的示意图和数据进行分析和解读。
一、扭转试验原理1. 扭转载荷的作用机理2. 扭转角与转矩之间的关系3. 扭转试验的应用领域二、扭转试验的实验准备1. 试验设备和装置的选用2. 样品的制备和处理3. 扭转试验条件的设定4. 扭转试验的安全注意事项5. 实验前的校验和预处理三、扭转试验的实验步骤1. 材料样品的固定和装夹2. 扭转试验条件的设定和调整3. 开始扭转试验并记录相关数据4. 观察和记录样品的变形和破坏情况5. 扭转试验结束后的数据处理和分析四、扭转试验结果的数据分析1. 扭转角与转矩的关系曲线分析2. 弹性区和塑性区的划分及标定3. 材料的扭转刚度和扭转强度计算4. 扭转试验结果与其他力学性能指标的关联性分析5. 结果的可靠性评估和误差分析五、扭转试验的优化和改进1. 设备和装置的改进方向2. 试验方法和参数的优化建议3. 数据处理和分析方法的改进思路4. 实验结果和结论的潜在影响和应用方向5. 对未来扭转试验的展望和研究方向总结：通过对扭转试验的详细介绍和分析，本文档对扭转试验的原理、实验步骤、数据分析等方面进行了全面的阐述。
扭转试验对于研究材料的力学性能具有重要意义，但仍存在一些局限性和改进空间。
随着科学技术的不断进步，我们可以预见，在未来的研究中，扭转试验将得到更广泛和深入的应用，并为材料科学领域的发展做出更大的贡献。
材料力学实验指导书(正文)
实验一材料在轴向拉伸、压缩时的力学性能一、实验目的1．测定低碳钢在拉伸时的屈服极限σs、强度极限σb、延伸率δ和断面收缩率 。
2．测定铸铁在拉伸以及压缩时的强度极限σb。
3．观察拉压过程中的各种现象，并绘制拉伸图。
4．比较低碳钢（塑性材料）与铸铁（脆性材料）机械性质的特点。
二、设备及仪器1．电子万能材料试验机。
2．游标卡尺。
图1-1 CTM－5000电子万能材料试验机电子万能材料试验机是一种把电子技术和机械传动很好结合的新型加力设备。
它具有准确的加载速度和测力范围，能实现恒载荷、恒应变和恒位移自动控制。
由计算机控制，使得试验机的操作自动化、试验程序化，试验结果和试验曲线由计算机屏幕直接显示。
图示国产CTM －5000系列的试验机为门式框架结构，拉伸试验和压缩试验在两个空间进行。
图1-2 试验机的机械原理图试验机主要由机械加载（主机）、基于DSP的数字闭环控制与测量系统和微机操作系统等部分组成。
（1）机械加载部分试验机机械加载部分的工作原理如图1-2所示。
由试验机底座（底座中装有直流伺服电动机和齿轮箱）、滚珠丝杠、移动横梁和上横梁组成。
上横梁、丝杠、底座组成一框架，移动横梁用螺母和丝杠连接。
当电机转动时经齿轮箱的传递使两丝杠同步旋转，移动横梁便可水平向上或相下移动。
移动横梁向下移动时，在它的上部空间由上夹头和下夹头夹持试样进行拉伸试验；在它的下部空间可进行压缩试验。
（2）基于DSP的数字闭环控制与测量系统是由DSP平台；基于神经元自适应PID算法的全数字、三闭环（力、变形、位移）控制系统；8路高精准24Bit 数据采集系统；USB1.1通讯；专用的多版本应用软件系统等。
（3） 微机操作系统试验机由微机控制全试验过程，采用POWERTEST 软件实时动态显示负荷值、位移值、变形值、试验速度和试验曲线；进行数据处理分析，试验结果可自动保存；试验结束后可重新调出试验曲线，进行曲线比较和放大。
可即时打印出完整的试验报告和试验曲线。
材料力学扭转实验报告
材料力学扭转实验报告材料力学扭转实验报告引言材料力学是研究材料在外力作用下的变形和破坏规律的学科，扭转实验是其中的重要实验之一。
本报告旨在介绍材料力学扭转实验的原理、方法、实验装置以及实验结果的分析与讨论。
实验原理扭转实验是通过施加一个力矩来引起材料的扭转变形，从而研究材料的力学性能。
在扭转实验中，材料会发生剪切应变，而剪切应力与剪切应变之间的关系可以通过剪切模量来描述。
剪切模量是材料的一项重要力学参数，它反映了材料抵抗剪切变形的能力。
实验方法本次实验采用了经典的圆柱体扭转实验方法。
首先，选择一根具有一定长度的圆柱体样品，将其固定在扭转实验机上。
然后，通过扭转实验机施加一个力矩，使样品发生扭转变形。
同时，通过测量扭转角度和施加力矩的大小，可以得到材料的剪切模量。
实验装置本次实验所用的扭转实验装置包括扭转实验机、样品夹具、测量仪器等。
扭转实验机是用来施加力矩的设备，样品夹具用于固定样品，并保证其能够自由扭转。
测量仪器包括扭转角度测量仪和力矩测量仪，用于测量样品的扭转角度和施加的力矩。
实验结果分析与讨论通过实验测量得到的扭转角度和施加的力矩数据可以用来计算材料的剪切模量。
根据材料力学的理论知识，剪切模量可以通过以下公式计算：G = (L * T) / (J * θ)其中，G表示剪切模量，L表示样品的长度，T表示施加的力矩，J表示样品的截面转动惯量，θ表示样品的扭转角度。
通过对实验数据的处理和计算，可以得到材料的剪切模量。
进一步地，可以通过对不同材料进行扭转实验，比较其剪切模量的大小，从而分析不同材料的力学性能。
结论通过本次材料力学扭转实验，我们了解了扭转实验的原理和方法，并通过实验装置和测量仪器进行了实验。
通过对实验数据的分析和计算，我们得到了材料的剪切模量，并通过比较不同材料的剪切模量，进一步了解了材料的力学性能。
这对于我们深入了解材料的性质和应用具有重要意义。
总结材料力学扭转实验是研究材料力学性能的重要实验之一。
《材料力学》实验指导书
江西应用科技学院《材料力学》实验指导书编制人：审核人：江西应用科技学院城市建设学院2015 年 5 月实验项目一 低碳钢的拉伸实验一、实验目的1.了解微机控制万能材料试验机的工作原理，演示试验机的基本操作方法；2.测定低碳钢的抗拉强度σb 、屈服强度σS 、伸长率δ及截面收缩率ψ；3.观察低碳钢在拉伸过程中的现象和试样的破坏特征，分析断口破坏原因，绘制拉伸曲线图及断口示意图。
二、实验设备万能材料试验机、游标卡尺、直尺。
三、实验原理根据国标GB228-99的试件形状如图1-1所示，图中L 0所说试件的变形就是指这一段的变形。
L c 两端是试验机夹持的部分。
试件在拉伸时，其尺寸、较，必须按国家标准GB6397-99分为比例和定标距两种试样，表1-1L=11.3A （长试件）或5.65A （短试件）。
A 点以前，杆件仅有弹性变形，且P 和L 成线性关系，即遵守虎克定律：ΔL=EAPL（1-1） A 点以后，曲线不再保持直线，至B ´点开始屈服，以后成锯齿形，B 点为载荷下降的最低点。
B ´点的数值与试件加载速度、试件形式等有关，而B 点的数值比较稳定，工程上常取B 点的载荷作为屈服载荷。
因此屈服应力σs =P s /A 。
到C 点，材料强化，曲线继续上升，至D 点试件开始出现颈缩，载荷达到最大值P b ，抗拉强度为：σb =0b P A （1-2）试件断裂后，用游标卡尺量得标距间长度L 1和试件收缩处面积A 1,则可得试件的塑性性能：δ＝10L L L -×100% （1-3） ψ＝10A A A -×100% （1-4） 四、实验步骤1、试件准备1）在试件中段取标距L=10d(100mm)（低碳钢试件），用试样划线机将其划分为１０等份。
2）在试件标距范围内用游标卡尺测量中间和两端三处直径，每处在互相垂直的两个方向 上个测量直径一次，选取平均直径最小的一组作为计算截面面积用。
实验三 扭转实验指导书
扭转实验指导书（试验三）实验三扭转实验在实际工程机械中，有很多传动是在扭转情况下工作。
设计扭转轴所用的许用剪应力，是根据材料在扭转破坏试验时，所测出的扭转剪切屈服极限τS或剪切强度极限τb 而求得的。
在扭转试验时，即使韧性极好的金属也能在扭转时发生断裂，由于扭转断裂后外形无明显变化，从而可以精确地计算应力和应变情况。
一、试验目的1、测定低碳钢材料的扭转时剪切屈服极限τs，剪切强度极限τb。
2、测定铸铁材料的扭转时剪切强度极限τb。
3、观察两种材料扭转时现象，断后断口情况，进行比较。
二、试验设备1、NJ—50B型扭转试验机2、游标卡尺三、扭转试样根据国家标准，扭转试样一般采用圆形截面试样，与拉伸试样相似。
不同的是两端加持部分被磨出两平行平面，以便装夹。
本次试验也用低碳钢与铸铁材料两种材料作为塑性材料和脆性材料的代表。
图3—1 扭转试样四、扭转试验机扭转试验机用于实施扭转试验以测定材料的抗扭力学性能。
本次扭转试验采用NJ-50B型扭转试验机。
见图3-2。
图2—3 NJ-50B型扭转试验机1、构造原理由加力装置和测力装置组成。
加力装置由机座及装于其导轨上的溜板和加力机构组成，溜板可沿导轨（即试样轴线方向）自由移动以保证试样只受扭矩而不受轴向力的作用，加力机构由直流电机经两级蜗杆传动减速后，驱动加力夹头转动从而对试样施加扭矩，加力夹头上安装有360°分度环以显示试样产生的扭角。
测力装置为游砣重力平衡式，来自加力夹头的扭矩T通过试样传给测力夹头，加头受力后经过传感器反映到测力表盘的指针上。
当需要变换测力量程时，转动量程选择旋钮。
2、扭转试验机操作规程1）试验前检查设备情况，加油润滑。
2）估算所测材料断裂时的最大扭矩，选择量程。
3）根据试样大小决定夹块的大小。
4）装夹试样：将试样一端夹入被动夹头，另一端夹入主动夹头。
5）主动针定在零点，将被动指针转至与主动指针重合。
6）选定主动夹头的转速，根据需要选好旋转方向。
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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。
2．双击电脑桌面图标，进入试验软件，选择好联机的用户名为：实验员；密码为：sans.
点击
3、测量试样的尺寸方法为：用游标卡尺在试样标距两端和中间三个截面上测量直径，每个截面在互相垂直方向各测量一次，取其平均值。
用三个平均值中最小者计算抗扭截面模量W
ρ
3．根据试样情况准备好夹具，，安装扭转角传感器。
点击里的新试验，选择相应的材料选择对应的试验方案，输入试样的原始直径。
4．划线：在试件的两端和中间用彩色粉笔画三个圆周线，并沿试件表面划一母线，以便观察低碳钢扭转时的变形情况（铸铁变形较小不用画此线）。
5．装夹试样
6．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“正传”或“反转”按键进行微调。
7．将已安装卡盘的试样的一端放入从动夹头的钳口间，推动移动支座移动，使试样的头部进入主动夹头的钳口间，扳动夹头的手柄将试样夹紧。
8．将扭转角传感器放在卡盘上。
9．按“扭矩清零”按键或试验操作界面上的扭矩“清零”按钮。
9、按“扭转角清零”按键，（点击扭角窗口的按钮）使计算机显示屏上的扭转角显示值为零。
10．点击，开始自动试验，软件自动切换到试验界面。
11．观察试验过程
12．试验结束，在试验结果栏中，程序将自动计算出结果显示在其中。
如果想清楚的观看结果，可双击试验结果区，试验结果区将放大到半屏，方便观看结果数据，再次双击，试验结果区大小复原。
如果想分析曲线，双击曲线区，曲线区将放大到半屏，方便分析曲线，再次双击，曲线区大小复原。
17、实验完成后，根据实验报告采集实验数据并进行计算。
18、关闭试验窗口及软件；
关机：试验软件——>试验机——>计算机。
七、结果整理
1、计算低碳钢的剪切屈服极限 τs =s M W ρ
强度极限 τb =
b M W ρ 2、铸铁的强度极限 τb =
s M W ρ 式中W ρ=16
π d 3是试件的抗扭截面模量。
八、预习要求：
1、复习课程中的扭转理论。
2、阅读扭转实验指导书。
九、思考题
1、低碳钢拉伸和扭转的断裂方式是否一样？破坏原因是否一样？
2、铸铁在压缩破坏和扭转破坏试验中，断口外缘与轴线夹角是否相同？破坏原因是否相同？
3、分析低碳钢拉伸曲线与扭转曲线的相似处和异同点？。