扭转实验
扭转实验报告实验目的
一、实验目的1. 理解扭转实验的基本原理和实验方法；2. 掌握扭转实验的操作步骤和数据处理方法；3. 分析不同材料的扭转性能，了解其力学特性；4. 比较不同实验条件下的扭转性能，探讨影响因素；5. 培养学生的实验操作能力和分析问题、解决问题的能力。
二、实验原理扭转实验是力学实验中的一种基本实验，用于研究材料在扭转应力作用下的力学性能。
扭转实验的原理是：当材料受到扭转力矩的作用时，材料内部的应力分布会发生变化，从而产生剪切应力。
通过测量材料的扭转角度、扭矩和扭转刚度等参数，可以分析材料的扭转性能。
扭转实验的基本原理如下：（1）扭转应力分布：在扭转应力作用下，材料内部的应力分布呈环状，即剪切应力τ沿半径r的变化规律为τ=τ0(1-3cosθ/r)，其中τ0为最大剪切应力，θ为扭转角度，r为半径。
（2）扭矩与扭转角度的关系：在扭转实验中，扭矩M与扭转角度θ之间存在如下关系：M=2πTθ，其中T为扭转刚度，表示材料抵抗扭转变形的能力。
（3）扭转刚度：扭转刚度T是衡量材料扭转性能的重要参数，其计算公式为T=GI/P，其中G为剪切模量，I为截面惯性矩，P为扭矩。
三、实验方法1. 实验材料：选择具有代表性的材料，如钢、铝、塑料等。
2. 实验设备：扭转试验机、电子秤、游标卡尺、量角器等。
3. 实验步骤：（1）准备实验材料：根据实验要求，截取一定长度的材料，确保材料尺寸满足实验要求。
（2）安装实验设备：将扭转试验机、电子秤、游标卡尺、量角器等设备安装调试到位。
（3）测量材料尺寸：使用游标卡尺测量材料的直径、长度等尺寸，并记录数据。
（4）施加扭矩：将材料固定在扭转试验机上，逐步施加扭矩，记录扭矩值。
（5）测量扭转角度：在施加扭矩的过程中，使用量角器测量材料的扭转角度，并记录数据。
（6）数据处理：根据实验数据，计算材料的扭转刚度、最大剪切应力等参数。
四、实验结果与分析1. 实验结果：通过实验，得到了不同材料的扭转刚度、最大剪切应力等参数。
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。
扭转刚度试验
扭转刚度试验
扭转刚度试验是一种用于测量材料或结构的扭转刚度的实验方法。
扭转刚度是指材料或结构在受到扭转作用时抵抗变形的能力。
它是衡量材料或结构抵抗扭转力的重要参数，对于设计和评估各种工程结构具有重要意义。
扭转刚度试验通常使用扭转试验机进行，该试验机能够施加一定的扭转力，并测量样品产生的扭转变形。
在进行试验之前，首先需要准备好样品，样品的尺寸和形状应符合试验标准的要求。
在进行扭转刚度试验时，首先将样品固定在试验机上，并施加一定的扭转力。
随着扭转力的增加，样品会产生一定的扭转变形。
试验机会测量样品的扭转角度和扭转力，并根据这些数据计算出样品的扭转刚度。
扭转刚度试验的结果通常以扭转刚度系数的形式表示。
扭转刚度系数是指单位扭转力下样品产生的扭转变形。
扭转刚度系数越大，说明材料或结构的扭转刚度越高，抵抗扭转变形的能力越强。
扭转刚度试验可以用于评估各种材料和结构的扭转性能。
例如，在机械工程中，扭转刚度试验可用于评估轴承、齿轮和传动系统等的扭转性能。
在土木工程中，扭转刚度试验可用于评估桥梁、塔楼和高层建筑等结构的扭转性能。
扭转刚度试验的结果可以帮助工程师和设计师选择合适的材料和结构，以满足工程项目的需求。
通过对不同材料和结构进行扭转刚度试验，可以比较它们的扭转性能，并选择最合适的方案。
扭转刚度试验是一种重要的实验方法，用于评估材料和结构的扭转性能。
通过该试验可以获取材料或结构的扭转刚度系数，从而为工程设计和评估提供依据。
在实际应用中，扭转刚度试验具有广泛的应用领域，并对工程项目的成功实施起到重要的作用。
圆轴扭转试验
圆轴扭转试验圆轴扭转试验是一种通过给定试样施加扭转力来评估其材料特性的试验方法。
在此试验中，一个圆柱形材料样品以固定位置夹在两个固定的夹具之间。
一端的夹具被固定在试验装置上，而另一端的夹具则被连接到一个旋转的轴上。
在扭转试验期间，扭矩从旋转的轴上施加在试样上，试样随着扭矩旋转，并且测量所施加的扭矩和转角。
圆轴扭转试验可以由多种方式进行。
例如，可以使用电动机或液压系统应用扭矩。
还可以在常温或高温下进行试验。
试验时，需要记录的数据包括扭矩和角度。
扭矩的测量可以通过安装扭矩传感器来实现，而角度的测量通常使用编码器或激光技术来实现。
在对数据的分析中，会计算出材料的切应变和切应力，用于评估材料的特性。
通过圆轴扭转试验，可以评估材料的许多力学特性，例如最大扭转强度、弹性模量、塑性应变、塑性应力以及疲劳特性。
一些特殊的应用也可以使用圆轴扭转试验进行研究，例如涉及高强度材料、高温环境或复合材料的应用。
在准备圆轴扭转试验时，需要注意试样的准备和制备方法。
试样必须均匀且无损，并且必须符合所选择的标准。
一些标准规定了试样的直径、长度以及表面处理等要求。
为了减少试验误差，试样必须正确安装在夹具上，并且轴线必须与夹具轴线对齐。
试样必须夹紧固定，以保证其在试验过程中不会发生移动或旋转。
同时，试验前必须仔细校准仪器，包括扭矩传感器、编码器以及任何其他相关仪器。
在圆轴扭转试验过程中，需要注意试验环境的控制。
例如，在高温环境中进行试验时，需要确保试验室中的温度和湿度稳定，以避免试验结果的误差。
同样，在常温试验中，也需要避免试验室中的振动和其他不稳定的条件，以确保得到准确的试验结果。
总之，圆轴扭转试验是一种有效的评估材料特性的方法。
通过使用准确的仪器和正确的试验技术，可以获得准确的试验结果，并且可以在多种应用中使用。
然而，需要仔细准备试样，并严格控制试验环境，以确保得到准确的结果。
abaqus 模拟材料力学扭转试验方法
abaqus 模拟材料力学扭转试验方法Abaqus模拟材料力学扭转试验方法引言：材料力学扭转试验是评估材料在受到扭转载荷下的变形和破坏特性的一种重要方法。
在工程实践中，了解材料的扭转性能对于设计和分析各种结构和部件具有重要意义。
本文将介绍如何使用ABAQUS软件进行材料力学扭转试验的模拟，以便更好地理解材料的扭转行为。
一、试验背景材料力学扭转试验是通过施加一个扭转载荷来研究材料的变形和破坏行为。
在试验中，材料样本通常采用圆柱形状，通过扭转机构施加一个扭转力矩，测量样本的扭转角度和扭转力矩，从而得到材料的扭转应力和扭转应变。
二、建立模型1. 创建几何模型：根据实际材料样本的几何形状，使用ABAQUS提供的几何建模工具创建一个圆柱形样本模型。
2. 定义材料属性：根据实际材料的力学性能指标，定义材料的弹性模量、泊松比和屈服强度等参数。
3. 网格划分：对样本进行网格划分，确保网格密度适中，以便准确模拟材料的变形和破坏行为。
三、施加边界条件在模拟中，需要施加适当的边界条件来模拟真实试验中的约束和加载条件。
根据实际情况，可以采用固定边界条件约束样本的底部，并施加一个扭转力矩在样本的顶部。
四、定义材料本构模型ABAQUS提供了多种本构模型来描述材料的力学行为。
根据实际材料的性质和试验要求，选择适当的本构模型，如线性弹性模型、非线性弹性模型或塑性本构模型。
五、指定加载条件根据试验要求，指定加载条件，即施加扭转力矩的大小和加载速率。
可以根据实际试验数据或已有的材料力学性能曲线来指定加载条件。
六、运行模拟并分析结果在模型设置完成后，运行ABAQUS模拟，并通过后处理功能来分析结果。
可以得到材料样本的扭转角度、扭转力矩和应力应变分布等信息，以评估材料的扭转性能。
七、结果验证与优化将模拟结果与实验数据进行对比，并进行结果验证与优化。
如果模拟结果与实验结果吻合较好，则可以认为模拟是准确可靠的。
如果存在差异，需要对模型和参数进行调整，以更好地模拟材料的扭转行为。
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。
扭转实验报告实验结论
扭转实验报告实验结论扭转实验报告实验结论引言实验是科学研究的重要手段之一，通过实验可以验证和推测科学理论。
然而，在进行实验过程中，有时我们可能会遇到与预期不符的实验结果，这就需要我们对实验结论进行扭转和重新评估。
本文将探讨扭转实验报告实验结论的重要性以及如何进行扭转。
一、实验结论的重要性实验结论是实验的最终结果，能够直接反映出实验的效果和科学原理的验证程度。
准确的实验结论对于科学研究的发展和进步至关重要。
然而，由于实验中的各种因素，实验结论可能会与预期不符。
这时，我们需要对实验结论进行扭转和重新评估，以确保实验结果的准确性和可靠性。
二、扭转实验结论的原因1. 实验设计问题：实验的设计可能存在一些问题，如样本数量不足、实验条件不充分等。
这些问题可能导致实验结论的偏差。
2. 实验操作问题：实验操作过程中的失误或不当操作也可能导致实验结论的错误。
例如，实验中的仪器校准不准确、实验操作步骤不规范等。
3. 实验条件问题：实验条件的变化或者未能控制好实验环境也可能影响实验结论的准确性。
例如，实验室温度、湿度等环境因素的变化可能对实验结果产生影响。
三、扭转实验结论的方法1. 检查实验设计：首先要仔细检查实验设计是否合理，是否满足科学原理的要求。
如果实验设计存在问题，需要进行修改和改进，以确保实验结果的准确性。
2. 重新进行实验：如果实验结论与预期不符，并且实验设计没有明显问题，可以考虑重新进行实验。
通过增加样本数量、改变实验条件等方式，重新进行实验，以验证实验结论的准确性。
3. 分析实验数据：对实验数据进行详细的分析，找出实验结果的偏差和原因。
通过统计学方法、数据处理等手段，对实验数据进行重新解读和分析，以确保实验结论的准确性。
4. 与其他实验结果对比：将实验结果与其他已有的实验结果进行对比，找出差异和共性。
通过与其他实验结果的对比，可以更好地评估实验结论的可靠性和准确性。
结论扭转实验报告实验结论是科学研究中的重要环节，它能够帮助我们纠正实验中的错误和偏差，确保实验结果的准确性和可靠性。
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1、观察低碳钢和铸铁在扭转过程中的变形现象，比较它们的力学性能差异。
2、测定低碳钢的剪切屈服极限和剪切强度极限，以及铸铁的抗扭强度。
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1、低碳钢扭转低碳钢属于塑性材料，在扭转过程中，其变形经历了弹性阶段、屈服阶段和强化阶段。
在弹性阶段，扭矩与扭转角呈线性关系，材料符合胡克定律。
当扭矩达到屈服扭矩时，试件表面出现沿横截面的滑移线，进入屈服阶段。
屈服阶段过后，材料进入强化阶段，变形继续增加，扭矩也随之增大，直至试件断裂。
2、铸铁扭转铸铁属于脆性材料，在扭转过程中，其变形很小，几乎没有明显的屈服阶段。
当扭矩达到一定值时，试件突然断裂。
四、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，确保试件与扭转试验机的夹头同轴。
3、启动扭转试验机，缓慢加载，观察试件的变形情况，并记录扭矩和扭转角的数据。
4、当低碳钢试件出现屈服现象时，记录屈服扭矩；当试件断裂时，记录最大扭矩。
5、对于铸铁试件，记录其断裂时的扭矩。
6、实验结束后，取下试件，观察其断口形状。
五、实验数据处理与分析1、低碳钢直径测量：测量低碳钢试件的三个不同位置的直径，分别为 d1 ＝1002mm，d2 ＝ 998mm，d3 ＝ 1000mm，平均值 d ＝（d1 ＋ d2 ＋ d3) ／ 3 ＝ 1000mm。
屈服扭矩 Ts ＝ 50 N·m最大扭矩 Tb ＝ 80 N·m根据公式计算剪切屈服极限τs 和剪切强度极限τb：τs ＝ Ts ／（πd³/16) ＝ 50×16 ／（π×10³) ≈ 251 MPaτb ＝ Tb ／（πd³/16) ＝ 80×16 ／（π×10³) ≈ 402 MPa2、铸铁直径测量：测量铸铁试件的三个不同位置的直径，分别为 d1 ＝1005mm，d2 ＝ 1003mm，d3 ＝ 1004mm，平均值 d ＝（d1 ＋ d2 ＋d3) ／ 3 ＝ 1004mm。
abaqus 模拟材料力学扭转试验方法
abaqus 模拟材料力学扭转试验方法
在Abaqus中模拟材料力学扭转试验可以采用以下步骤：
1. 创建几何模型：根据试验要求，创建扭转试验件的几何模型。
可以使用Abaqus中的几何建模工具，如Part模块，创建相应
的几何形状。
2. 定义材料属性：根据试验材料的力学性质，选择合适的材料模型，并定义相应的材料参数。
可以使用Abaqus中的材料库
或手动输入材料参数。
3. 定义边界条件：根据试验设置，给模型施加边界条件。
对于扭转试验，可以在模型的一端固定住，另一端施加扭转载荷。
4. 定义加载条件：根据试验要求，定义施加在模型上的扭转载荷。
可以使用Abaqus中的荷载工具，如Load模块，来定义
扭转载荷的大小和方向。
5. 网格划分：对模型进行网格划分，生成有限元网格。
可以使用Abaqus中的网格划分工具，如Mesh模块，进行网格划分。
6. 定义分析步骤：根据试验要求，定义适当的分析步骤。
对于材料扭转试验，可以定义一个扭转加载步骤，以及必要的初始和边界条件。
7. 运行分析：通过Abaqus中的求解器，进行模型的求解分析。
可以使用Abaqus中的Analysis模块，设置相应的求解选项，
然后运行分析。
8. 分析结果：分析完成后，可以查看模型的应力、应变和变形等结果。
可以使用Abaqus中的Visualization模块，选择相应的结果输出，并进行可视化和后处理分析。
这些步骤提供了一个基本的框架，用于在Abaqus中模拟材料力学扭转试验。
具体的步骤和参数可以根据你的具体试验要求进行调整和优化。
扭转试验机安全操作规程范文
扭转试验机安全操作规程范文为了保障扭转试验机的正常运行和确保操作人员的人身安全，制定本安全操作规程。
所有操作人员必须遵守本规程的规定。
一、安全设备的检查和使用1. 扭转试验机使用前，必须检查各个安全设备是否完好，并确保其正常运转。
如果发现任何安全设备有损坏或不完整的情况，操作人员必须立即向负责维修的部门报告，并等待修复后再进行操作。
2. 扭转试验机在使用过程中，应该始终保持各个安全设备的可靠性，并要定期进行检查和维护。
二、操作人员的基本要求1. 必须经过专门的培训，掌握扭转试验机的使用工艺和操作方法，熟悉各个控制部件的作用。
2. 必须了解扭转试验机的工作原理和操作注意事项，确保按照规程进行操作。
3. 必须保持清醒的头脑，避免疲劳和饮酒等行为，不能进行操作。
三、操作步骤1. 扭转试验机运行前的准备工作：a. 检查试验台面和试验夹具是否干净、整洁，无杂物和损坏。
b. 检查试验机的电源接线是否正确，电源开关是否可靠。
c. 检查试验机的润滑油是否充足，适用于当前的工作环境。
d. 检查试验机的驱动系统和传感器是否正常，可以正常工作。
e. 确保试验机周围没有其他人员或障碍物，确保操作的安全性。
2. 扭转试验机的操作：a. 扭转试验机操作人员应该戴好安全帽、护目镜和安全手套等防护用具。
b. 按照试验标准要求设置试验参数，如试验次数、角速度等。
c. 按照试验要求安装试样，并调整试验夹具，使其能够固定试样并旋转。
d. 操作人员应按下试验机的启动按钮，开始试验，并且在试验过程中始终保持警惕，密切观察试样的状态和试验机的工作情况。
e. 在试验结束后，应将试样安全取出，并关闭试验机的电源开关。
3. 异常情况的处理：a. 如果在试验过程中发生任何异常情况，如试样脱离、试验夹具松动等，操作人员必须立即停止试验，并采取相应的措施进行处理。
b. 如果试验机发生故障或损坏，操作人员应立即停止试验，并及时向负责维修的部门报告，等待修复后再进行试验。
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试验二 扭转实验
一、实验目得
1．观察试样在扭转力偶作用下试样受力与变形得行为.观察材料得破坏方式。
2．测定材料得剪切屈服极限及剪切强度极限。
3。
熟悉扭转试验机得工作原理及使用方法。
二、仪器设备
扭转试验机:用以作扭转破坏实验。
游标卡尺： 三、实验原理
1。
试件
采用圆形截面试件，如图所示，在试件表面画上一条纵线，以便观察试件得扭转变形.
2。
扭转试验机得工作原理
扭转试验机如图.在机体上有一个基本固定得夹头,用两平面与夹紧螺栓固定扭转试样得一端.基座上有一个能水平移动得电动减速装置,其左端就是一个可旋转得夹头，以夹持试样得另一端。
当电动减速器转动时,带动活动夹头转动，而使试样得一端相对于另一端发生了转动，故试件受扭而产生变形。
扭转试验机
作用于试样得扭转力矩，通过与固定夹头相连得称重机构而平衡,同时又带动荷载指针转动而指示出所受扭转力矩得大小。
它还带动绘图仪得画笔左右移动，这个移动得扭转力矩坐标在记录纸上与纸得长度方向相垂直。
活动夹头得转动量代表了试样一端相对于另一端得转动，即扭转角.扭转角得大小由活动夹头上得刻度线来指示。
同时还通过转动传感器将转角信号输入到绘图仪中,带动绘图仪纸筒转动送出记录纸,在记录纸得长度方向构成转角坐标。
在实验过程中，随着试件扭转变形得增加，试样所受得扭转力矩也随之变化，绘图仪就画出扭转力矩—扭转角得实验曲线。
纵线
在扭转力矩示荷盘得右下方，有一个量程旋钮用以改变扭转力矩得测量量程.其测量范围有１０0Ｎ·m、200 N·m、５０0 N·m、1 ０00 N·m。
当把旋钮转动到指定得量程时，示荷盘上得刻度标示值
随之变化。
以利于直接
读取.在示荷盘左边得
侧面上有一个转动轮,
往上或往下转动可调
整示荷盘指针得零点
（一般情况下不要去
转动它)。
扭转实验时得
变形速度，可由改变电
动机得转速来决定。
由
于本机采用可控硅直流电机,调速可在一个
很大得范围内无级调
整。
调速由机器操纵面板得开关与旋钮来控制。
控制面板如图，面板各开关，旋钮得功能如下所述。
电源开关：按下“开"，接通整机电源;按“关”,断开整机电源：
活动夹头转动速度设置如下。
快速设置:速度设置开关扳于0~３６0°/ｍｉｎ，表示活动夹头转动速度在0～３60°/ｍin 得范围内变化，具体得速度由速度调节钮得转动来决定.
慢速设置：速度设置开关搬于0～36°/min 之间变化。
具体得速度由速度调节钮得转动量来决定。
电机开关按钮：电机得转动由三个按钮决定,“正"为正转,“反”为反转,“停”为不转.改变电机转向时，应先按“停"然后再换回。
记录仪开关:此开关用于开关记录仪，当一切准备就绪后即可打开记录仪。
用完关闭，以免电机转动空走纸.
3．扭转实验原理
试件承受扭矩时,材料处于纯剪切应力状态,就是拉伸以外得又一重要应力状态,常用扭转实验来研究不同材料在纯剪切应力状态下得机械性质。
低碳钢试件在发生扭转变形时，其Ｔ-φ曲线如图所示，类似低碳钢拉伸实验，可分为四个阶段:弹性阶段、屈服阶段、强化阶段与断裂阶段，相应地有三个强度特征值：剪切比例极限、剪切屈服极限与剪切强度极限.对应这三个强度特征值得扭矩依次为T ｐ、T s 、T b .
在比例极限内，
T 与φ成线性关系，材料完全处于弹性状态,试件横截面上得剪应力沿半径线性分布.如图(a ）所示,随着Ｔ得增大，开始进入屈服阶段,横截面边缘处得剪应力首先到达剪切屈服极限,而且塑性区逐渐向圆心扩展,形成环塑性区，如图(ｂ)所示,但中心部分仍然就是弹性得，所以T 仍可增加,Ｔ－φ得关系成为曲线。
直到整个截面几乎都就是塑性区，如图（c ）所示。
(ａ)
（b) （c ）
在T －φ出现屈服平台，示力度盘得指针基本不动或有轻微回摆，由此可读出屈服扭矩Ｔs ,
控制台面板 T φ O τ τs τs
低碳钢扭转得剪切屈服极限值可由下式求出：
P
Tb Tb W M ⋅=43τ 屈服阶段过后,进入强化阶段，材料得强化使扭矩又有缓慢得上升,但变形非常明显,试件得纵向画线变成螺旋线，直至扭矩到达极限扭矩值M b 进入断裂阶段，试件被剪断，由示力度盘得从动针可读出，则低碳钢扭转得剪切强度极限可同下式求出：
P
TS TS W M ⋅=43τ 试件得破坏现象分析:
试件受扭，材料处于纯剪切应力状态，在试件得横截面上作用有剪应力,同时在与轴线成±45°得斜截面上，会出现与剪应力等值得主拉应力与主压应力，如图所示。
低碳钢得抗剪能力比抗拉与抗压能力差,试件将会从最外层开始，沿横截面发生剪断破坏,
而铸铁得抗拉能力比抗剪与抗压能力差，则试件将会在与杆轴成４５°得螺旋面上发生拉断破坏.
四、实验步骤
1、试件准备：
测量试件等截面范围两端及中间共三处截面得直径.为保证精确度,每一截面均取互相垂直得两个方向各测量一次,并计算平均值,以三截面中最小处得平均值来计算初始横截面面积A ０。
2．试验机准备:
（１）根据试件得剪切强度极限估算极限扭矩T b ,并选择合适得量程,最好使T b 大约为量程得８0％，对于直径为１０㎜得低碳钢与铸铁试件，取0～２00Ｎ·m 。
（2）选定转速范围,并把调速变档开关扳到所需得速度档.
（3)调整示力度盘主动针，对准零点.
(4）若需自动绘图，可打开自动绘图开关.
3。
安装试件:
（１)将试样得一端安装于活动夹头中,并夹紧。
(2)慢慢移动减速器,使试样得未夹持端移动至固定夹头得近旁.开电机转动试样,使试样端部截面形状转动到与固定夹头处得形状正对上时就停机。
推动减速器，使试样插入固定夹头之中，并夹紧。
4．进行实验:
启动电机(正转或反转）。
钢试件在弹性范围内与铸铁试样得全过程得变形较小,应用较低得速度，钢试样在塑性范围内应用较高一点得速度。
用慢速逐渐加载，加载时按下正转按扭,以顺时针方向缓慢转动调速电位器进行无级调速，使之按要求得速度对试件加载，开始加载时就应使自动绘图器同时工作。
对于低碳钢试件,注意观察试验机示力度盘得指针，若指针停止转动或有轻微回摆，说明材料发生屈服,记录此时得扭矩T s 经过屈服阶段以后（铸铁试件无此阶段）,即可快速加载,直至剪断为止，停车。
由从动针读出最大扭T ｂ并记录。
5.取下试件,清理设备。
6。
整理数据，完成实验报告。
五、预习思考题
1．低碳钢与铸铁在扭转破坏时有什么不同现象？断口有何不同？试分析其原因。
2.在实验中就是怎样验证扭转虎克定律得?怎样测定与计算G？。