低碳钢扭转实验报告.doc

低碳钢扭转实验报告
扭转实验报告
浙江大学材料力学实验报告
(实验项目:扭转)
1. 2. 3.
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?b。
比较低碳钢和铸铁试样受扭时的变形规律及其破坏特性。
二、设备及试样:
1. 扭转试验机,如不进行破坏性试验,验证变形公式合测定G的实验也可在小型扭转试验
机装置上完成; 2. 扭角仪; 3. 游标卡尺;
4. 试样,扭装试样一般为圆截面。三、实验原理和方法:
1、测定切变模量G A、机测法:G?
T?l0Ip?
,其中??
?
b
,?为百分表读数,Ip为圆截面的极惯性矩;
选取初扭矩To和比例极限内最大试验扭矩Tn,从To到Tn分成n级加载,每级扭矩增量为?T,每一个扭矩Ti都可测出相应的扭角?i,与扭矩增量?T对应的扭角增量是
??i??i???,则有Gi?i1
1n
?T?l0Ip??i
,i=1,2,3,
…n,取Gi的平均值作为材料的切变模量即:
G?
?G
i
,i=1,2,3,…n;
B、电测法:G?
T
??Wt
?
T
?r?Wt
,应变仪读数为?r,Wt为抗扭截面系数;
选取初扭矩To和比例极限内最大试验扭矩Tn,从To到Tn分成n级加载,每级扭矩增量为?T,每一个扭矩Ti都可测出相应的读数?i,与扭矩增量?T对应的读数增量是
??i??i???
i1,则有Gi?
1
?TWt??i
,i=1,2,3,
…n,取Gi的平均值作为材料的切变模量即:
G?
G?n
i
,i=1,2,3,…n
2、测定低碳钢和铸铁的剪切强度极限?
b
对于低碳钢:?b?
3Tb4Wt
,
而对于铸铁,变形很小即突然断裂,?b可按线弹性公式计算,即?b?
四,实验数据记录计计算结果
1、切变模量G试验试样尺寸及有关参数
TbWt
Wt?
?d16
3
=×10-7 m3 =×10-10 m4
Ip?
?d32
4
的测定结果
五、实验总结报告:通过实验得到以下体会:
1. 圆轴扭转的平面假设不但使理论推导变得简单,而且也符合试验结果,以低碳钢扭
转试验为例,在低碳钢扭转变形而又不断裂的情况下,横向划线基本没有什么变化,
而纵向划线成为螺旋线,且螺旋线逐渐接近,直至断裂,从实验的角度证明了平面假设;
2. 铸铁与低碳钢在断裂时的断裂面不同,低碳钢沿横截面断裂,而铸铁沿45o螺旋面
断裂;
3. 对物理现象过程的分析具有重要意义,过程不同得出的结果甚至计算公式都不同,例如低碳钢和铸铁的断裂过程不相同,剪切强度极限
τb的计算公式不尽相同。 4. 从理论研究中作出合理的假设,再在试验中进行验证,从而证明假设的正确性,这是理论研究中常用的思想方法,值得我们在以后的学****中体会,借鉴。
六、思考题 1、由Ts?
43
Wt?s,得Ts= N·m,由于在测G时,要在其弹性阶段内,所以Tn
N·m; 3、明显的区别在于:低碳钢拉伸实验中进入塑性变形阶段到破坏的全过程经历了屈服阶段,强化阶段和局部变形阶段三个阶段,而低碳钢扭转实验中横截面的边缘处先形成环形塑性区,再逐渐
向圆心扩展,直到整个截面几乎都是塑性区,直致断裂,但没有几个阶段的划分。
篇二:低碳钢和铸铁的扭转实验报告
一、试验目的扭转试验报告
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
或摆动的最小值就是屈服扭矩Ts。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?s?3Ts (2-1) 4Wp
按式2-1可计算出剪切屈服极限τs。
据最