金属材料的扭转实验课件.ppt

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1、金属材料的扭转实验/低碳钢材料G值的测定工程力学实验中心2017年10月实验设备实验目的实验装置和试件实验原理实验步骤实验设备介绍目录CONTENTS01金属材料的扭转实验2、测定铸铁扭转时的剪切强度极限。3、观察并比较低碳钢及铸铁试件扭转变形时的破坏特征。1、测定低碳钢扭转时的的剪切屈服极限及剪切强度极限。实验目的：实验项目名称一：金属材料的扭转实验实验项目名称一：金属材料的扭转实验名称和型号NDW500型微机控制扭转试验机量程500N∙m,试验速度实验设备：扭矩示值相对误差±1%实验项目名称一：金属材料的扭转实验实验装置、试件（简图

2、及原始尺寸）实测原始数据（单位）试件下屈服扭矩（N∙m）破坏扭矩（N∙m）扭转角（ₒ）低碳钢铸铁l0=100mmd0=10mm实验项目名称一：金属材料的扭转实验GB10128-2007金属材料室温扭转试验方法试验机由机械、电气和计算机三大部分组成。实验项目名称一：金属材料的扭转实验主机结构示意图工作原理：机械部分：被动夹头装在扭矩传感器上，可随直线导轨移动。扭转试样装在两夹头间，伺服电机带动减速机转动使主动夹头旋转。有手动、自动两种加载试验方式。电气部分：由拖动系统和测量控制部分组成。计算机：实现各种控制、显示、数据采集处理、曲线的绘制、

3、试验结果储存、实时显示试验曲线等。实验项目名称一：金属材料的扭转实验实验原理纯扭转时，圆试样表面为纯剪应力状态（如图1）其最大剪应力和正应力绝对值相等，夹角成450，因此扭转实验可以明显区分材料的断裂方式—拉断或剪断。如果材料的抗剪强度小于抗拉强度，破坏形式为剪断，断口应与其轴线垂直；如果材料的抗拉强度小于抗剪强度，破坏原因为拉应力。破坏面应是沿450方向。实验项目名称一：金属材料的扭转实验实验原理低碳钢试件的扭矩图Mn—曲线，如图2所示。1、直线段OA：线弹性阶段实验项目名称一：金属材料的扭转实验2、AB阶段：在A点处，Mn与Φ的比例

4、关系开始破坏，此时截面周边上的剪应力达到了材料的剪切屈服极限s,相应的扭矩记为Mp,由于这时截面内部的剪应力尚小于s，故试件仍具有承载能力，Mn—Φ曲线呈继续上升的趋势。扭矩超过MP后，截面上的剪应力分布发生变化，如图3（b）。在截面上出现了一个环状塑性区，并随着Mn的增长，塑性区逐步向中心扩展，Mn—Φ曲线稍微上升，直到B点趋于平坦，截面上各材料完全达到屈服，扭矩数值几乎不再变化，甚至出现微小的减小现象，此时的扭矩的最小值即为屈服扭矩Ms。实验原理实验项目名称一：金属材料的扭转实验实验原理如图3（C），根据静力平衡条件，可以求得s

5、与Ms的关系为将式中dA用环状面积元素2d来表示，则有故剪切屈服极限：试件的抗扭截面模量：（1）实验项目名称一：金属材料的扭转实验实验原理3、BC阶段：继续给试件加载，试件再继续变形，材料进一步强化。当达到Mn一曲线上的C点时，试件被剪断。扭矩数值为最大扭矩Mb，与公式（1）相似，可得剪切强度极限b：（2）实验原理实验项目名称一：金属材料的扭转实验铸铁试件的扭矩图Mn-曲线，如图4所示图4铸铁试件扭矩图铸铁的Mn-曲线如图4所示。铸铁的扭转曲线虽然较明显地偏离直线,但仍可近似地看作一条直线,没有屈服过程,故可按弹性应力公式计

6、算出材料的剪切强度极限：即（3）（3）实验项目名称一：金属材料的扭转实验实验原理铸铁的抗拉能力低于抗剪能力，故试件从表面上某一最弱处，沿与轴线成45º方向拉断成一螺旋面。最大拉应力引起。低碳钢的抗拉能力高于抗剪能力，故试件沿横截面剪断。最大剪应力引起。破坏原因断裂方式实验项目名称一：金属材料的扭转实验04打开数据板录入试件信息，在“SmartTest”软件的曲线显示板和控制板选择试验方式021、将试件一端装入试验机从动夹头的方孔内，并推动从动头向主动头靠拢，同时单击“左旋”或“右旋”按钮转动主动夹头的方孔，使试件的另一端装入主动夹头的方孔

7、内，固定好试件。也可手动正转和反转使试件的轴端对准方孔。2、扭矩、扭角清零。装夹试件：051、单击控制板“开始”按钮，选择扭矩-转角曲线。2、低碳钢扭转时，进入屈服阶段后可以加快试验速度。3、试件断裂后单击“试验结束”，系统会自动分析试验曲线，并将分析结果发送到数据板。开始试验：03试验机准备：01在试件标距段的两端及中间截面处，沿两相互垂直的方向测量直径各一次，并计算各截面直径的算术平均值。选用三个截面中平均直径的最小值计算试件的扭转截面系数Wp试件准备：实验步骤录入试件信息选择试验方式：结束试验：06拆除断裂试件，进行下一次或脱机退出

8、程序，使试验机恢复原样。1、估计载荷、确定载荷在试验机的量程范围之内2、接通电源，依次打开电源开关，开启控制电脑主机及显示屏。3、打开SmartTest扭转试验软件程序实验项目名称一：金属材料