低碳钢和铸铁扭转实验
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。
低碳钢和铸铁扭转实验报告
低碳钢和铸铁扭转实验报告低碳钢和铸铁扭转实验报告引言：在现代工业中，钢和铸铁是最常用的金属材料之一。
它们在建筑、汽车制造、航空航天等领域扮演着重要的角色。
本实验旨在比较低碳钢和铸铁的力学性能，特别是在扭转试验中的表现。
实验设计：本实验使用了一台扭转试验机，通过施加扭矩来测试不同材料的扭转强度和变形能力。
实验中使用了相同的试样尺寸和几何形状，并确保试样表面的光洁度一致。
实验过程：1. 准备工作：清洁和标记试样，确保试样表面无杂质和损伤。
2. 安装试样：将试样固定在扭转试验机上，确保试样与扭转轴线平行。
3. 施加负载：逐渐增加扭矩，记录每个扭矩值下的变形情况。
4. 测量数据：使用应变计和位移传感器等设备，测量试样的应变和位移。
实验结果：通过对低碳钢和铸铁试样进行扭转实验，得到了以下结果：1. 扭转强度：低碳钢表现出较高的扭转强度，能够承受更大的扭矩而不发生破坏。
相比之下，铸铁的扭转强度较低，容易发生塑性变形和断裂。
2. 变形能力：低碳钢在扭转过程中表现出较好的变形能力，能够经受较大的扭转角度而不失去其原有形状。
而铸铁则在受到较小扭矩时就会发生明显的变形和断裂。
3. 韧性：低碳钢具有较高的韧性，能够在扭转过程中吸收更多的能量。
而铸铁的韧性较低，容易发生脆性断裂。
实验讨论：以上实验结果表明，低碳钢在扭转试验中表现出更好的力学性能。
这可以归因于低碳钢的晶格结构和化学成分。
低碳钢由铁和少量碳组成，碳的存在使得钢具有更好的强度和塑性。
相比之下，铸铁中的碳含量较高，导致其较低的强度和韧性。
然而，需要注意的是，实验结果可能受到一些因素的影响。
例如，试样的制备和处理过程可能存在差异，这可能导致实验结果的偏差。
此外，实验中只考虑了扭转加载情况下的性能比较，而在实际应用中，材料还需要满足其他力学要求，如拉伸和压缩等。
结论：通过本实验，我们对低碳钢和铸铁在扭转试验中的性能进行了比较。
结果显示，低碳钢具有更高的扭转强度和变形能力，以及更好的韧性。
低碳钢和铸铁扭转试验
低碳钢和铸铁扭转实验一、实验目的１．观察比较低碳钢和铸铁在扭转过程中的变形现象、破坏形式。
２．测定低碳钢扭转时的屈服点τs 和抗扭强度τb 。
３．测定铸铁扭转的抗扭强度τb 。
二、实验设备与试件１．扭转试验机。
２．游标卡尺。
３．扭转试件参照国家标准GB10128–88采用圆形截面试件(如图2–13所示)，为中间段试件直径；0d Ｌ0为试件原始标距；Ｌc 为试件平行长度；d 0＝10 mm，Ｌ0＝100 mm或50 mm，Ｌc ＝120 mm或70 mm，如果采用其他直径的试件，其平行长度为标距加上两倍直径。
试件两头为夹持端，因为试件受扭，在两头夹持部分对称加工两个相互平行的平面，以便于安装夹紧。
图2–13 扭转试件图三、实验原理和方法试件受扭时将产生扭转变形，扭矩Ｔ和扭角ϕ相应增加，试验机将自动记录数据大小并在电脑显示屏上自动绘出ϕ−Ｔ曲线图，如图2–14所示。
从图2–14(a)可以看出，低碳钢扭转试验开始为弹性变形阶段，Ｔ与ϕ成正比，横截面上剪应力呈线性分布，横截面周边处的剪应力最大，圆心为零。
当扭矩Ｔ增大，试件开始产生屈服，横截面周边处的剪应力首先达到屈服极限，随着扭转变形的增加，剪应力由横截面周边处开始向圆心扩展逐步达到屈服极限，即塑性区由圆周向圆心扩展，直到整个截面达到屈服。
在屈服过程中ϕ−Ｔ曲线显示为屈服平台，这时扭矩为屈服扭矩Ｔs 。
屈服过后为强化阶段，扭矩又开始缓慢上升，试件扭角迅速增加，当扭矩达到最大值Ｔb 时试件断裂。
考虑到整体屈服后塑性变形对应力分布的影响，低碳钢扭转屈服点理论上应按式τs =w T s43计算，抗扭强度理论上应按τb ＝wT b43计算，但是为了试验结果的可比性，根据国标GB／T10128–88，图2–14 扭转曲线图τs 和τb 的计算公式为：τs ＝ＷＴs ， τb ＝ＷＴb 公式中：Ｗ为截面系数。
图2–14(b)为铸铁的扭转曲线图，铸铁受扭时变形很小没有屈服阶段，因此断裂时的扭矩就是最大扭矩Ｔb ，抗扭强度为： τb ＝ＷＴb 四、实验步骤１．低碳钢试件 (1) 用游标卡尺在标距两端和中间部位，分别沿相互垂直的两个方向各测量一次直径，并分别计算这三个截面的平均值，取其最小值计算试件的横截面积。
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·2·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·3·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 ps 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：pb 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。
实验项目3： 低碳钢、铸铁的扭转实验
邵 阳 学 院 实 验 报 告实验项目： 低碳钢、铸铁的扭转实验实验日期 实验地点 成 绩 院 系 班 级 指导老师 同组成员 学生姓名 学生学号一、实验内容和目的：1. 观察低碳钢和铸铁的变性现象及破坏形式；2. 测定低碳钢的剪切屈服极限τs 和剪切强度极限τb ；3. 测定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（规格、型号）扭转试验机（型号： ）； 游标卡尺三、实验原理低碳钢材料扭转时载荷-变形曲线如图1所示。
TT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 As s W d dA T τρπρρτρτ3422/0===⎰⎰）（ 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316d W t π=为抗扭截面模量。
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。
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。
低碳钢和铸铁扭转实验
低碳钢和铸铁扭转实验一、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，及低碳钢铸铁的剪切强度极限τb2、铸铁的抗扭强度极限τb3、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、2、3、微机控制电子扭转实验机游标卡尺四、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，d0=10mm，标距l0=50mm或100mm,平行长度l为70mm或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；首次下降前的最大扭矩为上屈服扭矩，记为Mu；屈服阶段中最小的扭矩为下屈服扭矩，记为ML（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。
低碳钢铸铁扭转实验
b
3 Mb 4 Wt
5、成果整理
2、计算结果 低碳钢平均直径:R =10.0 mm 铸铁平均直径: R =10.0 mm 抗扭截面系数:Wt 抗扭截面系数:Wt
Tb Wt
铸铁:
剪切强度极限： b
低碳钢:剪切屈服极限： s 3 Ts
1、实验操作
界面
主要是对扭 转试验机运行宏 观控制，及试验 结果及图象的观 察。
通道显示窗口
实验按扭组 输入表
4、试验操作及步骤
通过试验条件
2、试验条件 界面
这个界面是 试验方案界面， 定义试验名称和 方案，以备查找 数据用。
4、试验操作及步骤
2、试验条件 界面
这个界面是 计算项目界面， 主要为计算项目 做准备。
提
1、试验目的 2、仪器设备
纲
√ 3、试验原理
4、试验操作及步骤
5、成果整理
6、思考题目
３、试验原理
1、低碳钢扭转实验
实验前，用游标卡尺测定试件的直径d。
在加载过程中，可用机器的记录装置绘出T-φ图。在比例极限内， T与φ成线形关系。横截面上切应力首先到达沿半径分布如图a,随着T 的不断增大，横截面边缘处形成环行塑性区首先达到剪切屈服极限 τs 如图b，但中心部位仍然弹性的，所以T仍可以增加， T与φ的关系成 为曲线。直到整个截面几乎都是塑性区如图c,T与φ出现屈服平台，T 数据上下轻微波动，相应的扭矩为Ts，则Ts与τs的关系：
低碳钢、铸铁扭转试验
（实验项目三）
地质工程实验中心
提
√
1、试验目的 2、仪器设备 3、试验原理
题目
1、试验目的
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
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－φ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、微机控制电子扭转实验机
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
=50mm或100mm,平行长度l为70mm或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φ，同时试验机也自动绘出了M—φ曲线图，一般φ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，σ
3
=-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和密码
选择对应的传感器及扭角仪后击。
3．根据试样情况准备好夹具，若夹具已安装到试验机上，则对夹具进行检查,并根据试样的长度及夹具的间距设置好限位装置。
4．点击里的新试验，选择相应的试验方案，输入试样的原始用户参数如尺寸等。
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W
ρ
5．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）。
6．装夹试样
7．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。
8．将已安装卡盘的试样的一端放入从动夹头的钳口间，扳动夹头的手柄将试样夹紧。
9．按“扭矩清零”按键或试验操作界面上的扭矩“清零”按钮。
10．推动移动支座移动，使试样的头部进入主动夹头的钳口间。
11．先按下“试样保护”按键，然后慢速扳动夹头的手柄，直至将试样夹紧。
12．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。
13．将测量辊放在卡盘上。
14．点击，开始自动试验，软件自动切换到试验界面。
15．观察试验过程
16．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，点击,打印试验报告。
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？。