材料力学实验-扭转

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1、实验题目:金属的扭转试验《材料力学实验》课程实验报告院系：姓名：学号：日期：实验3金属的扭转试验【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10-150mm，精度0.02mmCTT502微机控制电液伺服扭转试验

2、机1最大扭矩500N·m，最大功率0.4kw低碳钢、铸铁各1标准【实验原理】由材料力学可知，圆柱扭转时横截面上任一点的剪应力和单位扭转角分别为：最大剪应力产生在试件的外表面，表达式为：式中Mn—扭矩，Jn—极惯性矩，Wn—抗扭截面模量。Pageof实验题目:金属的扭转试验《材料力学实验》课程实验报告院系：姓名：学号：日期：圆柱扭转时，其表面上任意一点都处于平面应力状态（图1）。沿任意斜截面上的正应力和剪应力为当时，；当时，。图1各种材料抵抗剪切的能力不同，因此不同材料的扭转破坏方式也不相同。低碳

3、钢圆试件扭转到破坏时，因已超过屈服阶段，如作为理想塑性考虑（图2），横截面上的剪应力的分布趋于均匀如图3所示。假设应力均达到了破坏应力（强度极限），则这时截面上应力与破坏时扭矩的关系为所以图2图3Pageof实验题目:金属的扭转试验《材料力学实验》课程实验报告院系：姓名：学号：日期：上式可用于计算塑性材料的剪切强度极限。对于铸铁等脆性材料在扭转至破坏时其变形也较小，无屈服现象，故仍可用破坏时的扭矩代入式得剪切强度极限为。【实验步骤】一.低碳钢扭转①测量试件的直径,在两个相互垂直的方向上各测一次,

4、分上中下三个部分测量,取其平均最小值.②将试件固定于定位环,测量固定圆盘两端长度.③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将扭角测量装置放在卡盘上.⑤选择试验方案为"低碳钢室温扭转试验方法(φ10)",设定参数后将所有数据清零.⑥按"运行"键,开始实验.⑦试验结束,点击"生成报告"后打印.⑧卸除试样,整理仪器,关闭电源.二.铸铁扭转①测量试件的直径,在两个相互垂直的方向上各测一次,分上中下三个部分测量,取其平均最小值.②启

5、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.②选择试验方案为"铸铁室温扭转试验方法(φ10)",设定参数后将所有数据清零.③按"运行"键,开始实验.④试验结束,点击"生成报告"后打印.⑥卸除试样,整理仪器,关闭电源.Pageof实验题目:金属的扭转试验《材料力学实验》课程实验报告院系：姓名：学号：日期：【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10.00mm10.00mm10.00mm中部

6、10.00mm10.00mm10.00mm下部10.00mm10.00mm10.00mm2.低碳钢定位环间距L测量第一次测量第二次测量平均值L60.50mm60.60mm60.55mm3.线性阶段相关数据当达到线性阶段最大值时,有扭矩M(N·m)扭角ψ(°)相对扭角ψ0(°)45.1200768.4532457.72748二.铸铁扭转1.铸铁直径d测量第一次测量第二次测量平均值上部10.00mm10.00mm10.00mm中部9.98mm9.98mm9.98mm下部10.00mm10.00mm1

7、0.00mm【实验结果】附后。【实验结果分析】Pageof