实验2扭转试验
扭转实验报告
扭转实验报告
目录
1. 标题
1.1 概述
1.2 背景
2. 实验设计
2.1 实验目的
2.2 实验材料
2.3 实验步骤
2.4 实验结果
3. 结论
3.1 总结
3.2 展望
概述
本实验报告旨在讨论扭转实验的设计与结果。
扭转实验是一项常见的科学实验，旨在验证某种理论或假设。
通过实验，科学家们可以检验他们的研究假设，并从中获取有益的信息。
背景
扭转实验在科学研究中占据重要地位，其过程严谨而详尽。
通过扭转实验，科学家可以验证其研究假设的正确性，为进一步研究提供基础。
实验设计
实验目的
扭转实验的目的是验证特定理论或假设的有效性，并获取实验证据。
实验材料
实验所需材料包括实验装置、样本等。
实验步骤
1. 准备实验装置并调试。
2. 收集所需样本并进行前期处理。
3. 进行实验操作并记录数据。
4. 分析数据并得出结论。
实验结果
实验结果表明……
结论
总结
本次扭转实验验证了研究假设的有效性，结果具有重要的科学意义。
展望
未来可以进一步深入研究扭转实验的应用，探索更广泛的科学领域。
扭转实验(低碳钢讲义)
扭转实验一、实验目的1.测定低碳钢的扭转屈服极限和强度极限。
2.观察低碳钢的断口情况，并分析其原因。
二、实验设备1.NDW —500型扭转机2.游标卡尺、直尺三、实验原理及装置1.低碳钢园截面试件扭转时，其尺寸和形式视试验机而定。
在弹性范围内，扭矩T 与扭转角ϕ为直线关系(图3-1a)。
当扭矩超过比例极限扭矩p T 时，曲线变弯并逐渐趋于水平。
在屈服阶段时，扭角增加而扭矩不增加，此时的扭矩即为屈服扭矩s T 。
屈服后，圆截面上的剪应力，由边缘向中心将逐步升值到扭转屈服极限s τ(图3-1b)，即截面材料处于全屈服状态，由此，可以求得材料的剪切屈服极限为：图3-1a 低碳钢扭转时的ϕ-T 曲线 3-1b 低碳钢扭转时横截面在全屈服下的应力分布p s s W T 43=τ ， 其中163d W p π= 此后，扭转变形继续增加，试件扭矩又继续上升至C 点，试件被剪断，记下破坏扭矩b T ，扭转强度极限b τ为： p b b W T 43=τ铸铁受扭时，ϕ-T 曲线如图3-2所示。
从开始受扭，直到破坏，近似为一条直线，故其强度极限b τ可按线弹性应力公式计算如下：p b b W T =τ图3-2 铸铁扭转时的ϕ-T 曲线 图3-3 铸铁扭转时沿45o 斜截面的应力材料在纯剪切时，横截面上受到切应力作用，而与杆轴成45o螺旋面上，分别受到拉应力τσ=1和压应力τσ-=3的作用(图3-3)。
低碳钢的抗拉能力大于抗剪能力，故试件沿横面剪断(图3-4a)，而铸铁抗拉能力小于抗剪能力，故沿45o方向拉断(图3-4b)。
图3-4a 低碳钢扭转破坏 图3-4b 铸铁扭转破坏四、试验步骤：1.用游标卡尺测量试件直径。
2.根据低碳钢的强度极限估计试件的最大扭矩，并在界面的数据板上输入试样的参数。
3.将试件装在扭转机二夹头内，并用粉笔在试件轴线方向画一条细线。
以观察变形。
4.检查准备妥当后，依据扭转试验机的操作规程进行加载实验。
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。
扭转试验
试验（二） 扭转试验及剪切弹性模量G 的测定一、实验前预习及准备要求认真熟悉教材中关于扭转相关的知识内容，阅读实验指导书中扭转实验的各个环节步骤，对思考题进行初步理解，力求带着问题进入实验。
接通电源；打开试验机开关，正常启动后进入试验机控制界面；打开电脑；运行试验程序，进入试验软件主界面。
二、概述常温、静载条件下，测试材料受扭转变形的力学指标，是一项重要的力学实验。
通过试验，可以测定材料的‘抗扭屈服强度’（屈服极限）、‘抗扭强度’（强度极限）及‘切变模量’等力学性能指标。
这些性能指标对承受扭转变形的材料进行力学分析计算、工程设计、选择材料和新材料开发都有重要的作用。
三、 实验目的通过实验测定‘抗扭屈服强度’（剪切屈服极限）τs 、‘抗扭强度’（剪切强度极限）τb,了解掌握这些指标的测取方法及过程。
通过‘数据分析’窗口提取相关数据计算出切变模量（剪切弹性模量）G 。
四、实验原理1、低碳钢扭转【抗扭屈服强度】（剪切屈服极限）： WTs s 43=τ （Mpa ） [ 式中： T s – 屈服阶段最小扭矩值（N · mm ）； W – 抗扭截面模量（mm 3）；316d W π= （mm 3）； d -- 试样横截面直径（mm ）。
]【抗扭强度】（剪切强度极限）： WT b b 43=τ （Mpa ） [ 式中： T b – 破坏前最大扭矩值（N · mm ）]在上述两式中都存在 3/4 的系数，来源见图一。
（a ）初态 （b ）中间态 （c ）填满态图 一 扭转等直圆轴进入屈服状态切应力变化图当扭转等直圆轴到达初态时，T —φ试验曲线上的扭矩T 并没有进入屈服阶段，但此时截面边缘上的切应力已经达到τs ，进入实际屈服阶段，有D ·τρ= 2ρ·τs 。
此时的扭矩：3320200)2(42D d D d dA T s D s D A πτρρτπρπρρτρτρρ====⎰⎰⎰初 中间变化过程是塑性变形环逐渐变大直到填满整个截面的过程。
材料力学实验报告扭转实验
材料力学实验报告扭转实验一、实验目的1、测定低碳钢和铸铁在扭转时的力学性能，包括扭转屈服极限、扭转强度极限等。
2、观察低碳钢和铸铁在扭转过程中的变形现象，分析其破坏形式和原因。
3、熟悉扭转试验机的工作原理和操作方法。
二、实验设备1、扭转试验机2、游标卡尺三、实验原理在扭转实验中，材料受到扭矩的作用，产生扭转变形。
扭矩与扭转角之间的关系可以通过试验机测量得到。
对于圆形截面的试件，其扭转时的应力分布为：表面最大切应力：＄＼tau_{max} ＝＼frac{T}｛W_p}＄其中，＄T$为扭矩，＄W_p$为抗扭截面系数，对于实心圆截面，＄W_p ＝＼frac{＼pi d^3}｛16}＄，＄d$为试件的直径。
当材料达到屈服极限时，对应的扭矩为屈服扭矩$T_s$；当材料断裂时，对应的扭矩为极限扭矩$T_b$。
四、实验材料本次实验采用低碳钢和铸铁两种材料的圆柱形试件，其尺寸如下：低碳钢试件：直径$d_1 ＝ 10mm$，标距$L_1 ＝ 100mm$铸铁试件：直径$d_2 ＝ 10mm$，标距$L_2 ＝ 100mm$五、实验步骤1、测量试件的直径，在不同位置测量多次，取平均值。
2、安装试件，确保其中心线与试验机的轴线重合。
3、启动试验机，缓慢加载，观察扭矩和扭转角的变化。
4、当低碳钢试件出现屈服现象时，记录屈服扭矩$T_s$。
5、继续加载，直至试件断裂，记录极限扭矩$T_b$。
6、取下试件，观察其破坏形式。
六、实验结果及分析1、低碳钢试件屈服扭矩$T_s ＝ 45 N·m$极限扭矩$T_b ＝ 68 N·m$计算屈服应力：＄＼tau_s ＝＼frac{T_s}｛W_p} ＝＼frac{45×16}｛＼pi×10^3} ≈ 226 MPa$计算强度极限：＄＼tau_b ＝＼frac{T_b}｛W_p} ＝＼frac{68×16}｛＼pi×10^3} ≈ 358 MPa$低碳钢试件在扭转过程中，首先发生屈服，表现为沿横截面产生明显的塑性变形，形成屈服线。
扭转实验报告实验内容
扭转实验报告实验内容实验报告：扭转实验实验目的：本次实验旨在研究材料在扭转力下的行为规律，通过比较不同材料的扭转性能，探讨材料的抗扭转能力与材料的结构有关的可能性。
实验器材：1. 扭转试验机2. 计时器3. 扭转试验样品实验步骤：1. 将扭转试验机安装好，并校准。
2. 准备不同种类的材料样品，将其固定在扭转试验机上。
3. 设置实验参数，包括转速、扭力和试验时间等。
4. 启动扭转试验机，开始实验。
5. 在试验过程中记录样品的扭转角度、扭转力和时间等数据。
6. 实验结束后，处理数据，得到相应的扭转性能指标，并进行比较分析。
7. 编写实验报告，总结实验结果并提出可能的结论。
实验结果：通过本次实验，得到了不同材料的扭转性能指标，并进行了比较分析。
以下为实验结果总结：1. 不同材料的扭转角度与扭转力呈现出不同的变化趋势。
部分材料扭转角度随扭转力的增加呈线性增加，而其他材料则呈非线性增加。
这说明材料的结构和性质对于扭转行为有着显著的影响。
2. 不同材料的扭转强度也存在差异。
某些材料在扭转力较小的情况下就会出现断裂现象，而其他材料则能承受较大的扭转力而不发生断裂。
这表明材料的抗扭转能力与其结构和强度有关。
3. 扭转时间对于不同材料的影响也不同。
部分材料在扭转一段时间后，其扭转角度和扭转力呈现出明显的平稳态，而其他材料则在整个扭转过程中都出现了持续变化。
这可能与材料的可塑性和粘弹性有关。
结论：通过本次实验，我们得出了以下结论：1. 材料的结构和性质会影响其扭转行为。
不同材料的扭转角度和扭转力呈现出不同的变化趋势，说明材料的结构和性质对扭转行为有着显著的影响。
2. 不同材料的抗扭转能力存在差异。
部分材料能承受较大的扭转力而不发生断裂，而其他材料则在较小的扭转力下就会出现断裂。
这表明材料的强度和抗扭转能力有关。
3. 材料的可塑性和粘弹性会影响其扭转行为。
部分材料在扭转一段时间后呈现出明显的平稳态，而其他材料则在整个扭转过程中都出现了持续变化。
扭转试验资料
扭转试验
在科学研究和工程实践中，扭转试验是一种常见的实验手段。
通过扭转试验，
我们可以探究物体在受到扭转力作用下的变形行为以及力学性能。
这一实验通常用于材料测试、结构设计和产品研发等领域，对于了解材料的扭转特性和确定其工程应用具有重要意义。
1. 扭转试验的原理
扭转试验是一种可以测量材料或结构在受到扭转作用时的性能的实验方法。
在
扭转试验中，通常会施加一个扭矩在样品上，通过测量变形和力的关系来确定材料的刚度、极限扭转应力等参数。
这对于评估材料在扭转载荷下的表现以及在设计新产品时的使用情况非常重要。
2. 扭转试验方法
扭转试验的方法可以有多种，常见的包括加速振动试验、粘结试验、扭转-弯曲耦合试验等。
不同的试验方法适用于不同的材料和应用场景。
在进行扭转试验时，需要注意样品的准备和夹持方法，以确保测试数据的准确性和可靠性。
3. 扭转试验应用
扭转试验在材料科学、工程设计和产品研发中有着广泛的应用。
通过扭转试验，我们可以了解材料在扭转载荷下的性能特点，为产品的设计和性能优化提供依据。
同时，在材料研究和新材料开发方面，扭转试验也扮演着重要角色，有助于评估材料的性能和可靠性。
4. 结语
扭转试验作为一种常见的实验手段，在科学研究和工程实践中发挥着重要作用。
通过这一试验方法，我们可以深入了解材料在扭转载荷下的性能表现，为材料研究、产品设计和工程应用提供关键支持。
希望本文能够帮助读者更好地了解扭转试验及其在实践中的应用意义。
扭转实验原理及目的
扭转实验原理及目的
扭转实验是一种经典的科学实验方法，通常用于探究物体在外力作用下的扭转行为以及相关的物理规律。
其原理基于扭转力矩和物体转动惯量之间的关系。
在扭转实验中，首先需要准备一个具有一定长度的杆状物体或轴，称为扭转杆。
扭转杆的一端固定，另一端可自由转动。
接着，在扭转杆上加上一个或多个力矩传感器，以测量施加到扭转杆上的力矩大小。
在实验中，可以改变施加到扭转杆上的力矩大小，记录下对应的扭转角度。
根据牛顿第二定律和扭转杆的几何形状特征，可以推导出扭转力矩与扭转角度之间的数学关系。
具体来说，扭转力矩正比于扭转角度，并且与扭转杆的几何形状参数有关，如杆长、横截面形状等。
扭转实验的目的包括但不限于以下几个方面：
1. 研究材料的机械性质：由于不同材料的力学性质不同，进行扭转实验可以研究不同材料的扭转刚度、弹性模量等参数，深入了解材料的性质。
2. 确定物体的转动惯量：通过扭转实验可以测量得到物体的转动惯量，这对于物体的旋转运动、惯性特性等的研究具有重要意义。
3. 验证物理定律或模型：扭转实验中，可以将得到的实验数据
与理论模型进行对比，从而验证相关的物理定律或模型的准确性和适用范围。
总之，扭转实验通过测量扭转力矩和扭转角度之间的关系，可以研究物体的转动行为和相关物理规律，具有重要的科学意义和应用价值。
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实验二 扭转实验
一、实验目的
1.测定低碳钢扭转时的强度性能指标：扭转屈服应力s τ和抗扭强度b τ。
2.测定灰铸铁扭转时的强度性能指标：抗扭强度b τ。
3.绘制低碳钢和灰铸铁的扭转图，比较低碳钢和灰铸铁的扭转破坏形式。
二、实验设备和仪器
1.扭转试验机。
2.计算机
3.游标卡尺。
三、实验试样
按照国家标准GB10128—88《金属室温扭转试验方法》，金属扭转试样的形状随着产品的品种、规格以及试验目的的不同而分为圆形截面试样和管形截面试样两种。
其中最常用的是圆形截面试样，如图1-1a 所示。
通常，圆形截面试样的直径mm 10=d ，标距d l 5=或d l 10=，平行部分的长度为mm 20+l 。
若采用其它直径的试样，其平行部分的长度应为标距加上两倍直径。
试样头部的形状和尺寸应适合扭转试验机的夹头夹持。
由于扭转试验时，试样表面的切应力最大，试样表面的缺陷将敏感地影响试验结果，所以，对扭转试样的表面粗糙度的要求要比拉伸试样的高。
对扭转试样的加工技术要求参见国家标准GB10128—88。
四、实验原理与方法
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，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es M ，低碳钢的扭转屈服应力为
式中：16/3p d W π=为试样在标距内的抗扭截面系数。
在测出屈服扭矩s T 后，改用电动加载，直到试样被扭断为止。
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eb M ，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，利用机上的自动绘图装置绘出的ϕ-e M 图如图1-6所示。
当达到图中A 点时，e M 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s τ，如能测得此时相应的外力偶矩
ep M ，如图1-7a 所示，则扭转屈服应力为
经过A 点后，横截面上出现了一个环状的塑性区，如图1-7b 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s T 为
图1-6 低碳钢的扭转图
（a ） （b ） （c ）
图1-7 低碳钢圆柱形试样扭转时横截面上的切应力分布
（a ）p T T =；（b ）s p T T T <<；（c ）s T T =
由于es s M T =，因此，由上式可以得到
从计算机所绘出的曲线来看，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es M 来求扭转切应力s τ。
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。
从图1-6可以看出，当外力偶矩超过es M 后，扭转角ϕ增加很快，而外力偶矩e M 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 τ大。
根据测定的试样在断裂时的外力偶矩eb M ，可求得抗扭强度为
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eb M （方法同2），抗扭强
p
eb
b W M =
τ 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ο45角，表明破坏是由拉应力引起的。
五、实验步骤
1. 测定低碳钢扭转时的强度性能指标
（1）测量试样的直径（方法与拉伸试验相同）。
（2）将试样安装到扭转试验机上。
（3）计算机数据调整为“0”。
（4）改用快速加载，直至试样被扭断为止，关闭扭转试验机，从计算机中读取最大外力偶矩eb M 。
3.测定灰铸铁扭转时的强度性能指标
（1）测量试样的直径（方法与拉伸试验相同）。
（2）将试样安装到扭转试验机上，计算机数据调整为“0”，
（3）确定速度，直至试样被扭断为止，关闭扭转试验机，由从计算机中读取最大外力偶矩eb M 。
六、实验数据记录与计算
1.测定低碳钢和灰铸铁扭转时的强度性能指标
表1-7 测定低碳钢和灰铸铁扭转时的强度性能指标试验的数据记录与计算
六、思考题
1.比较低碳钢与灰铸铁试样的扭转破坏断口，并分析它们的破坏原因。
2.根据拉伸、压缩和扭转三种试验结果，比较低碳钢与灰铸铁的力学性能及破坏形式，并分析原因。