低碳钢 铸铁的扭转破坏实验报告
低碳钢铸铁的扭转破坏实验报告
低碳钢铸铁的扭转破坏
实验报告
标准化管理处编码[BBX968T-XBB8968-NNJ668-MM9N]
低碳钢、铸铁的扭转破坏实验一：实验目的和要求
1、掌握扭转试验机操作。
2、低碳钢的剪切屈服极限τs。
3、低碳钢和铸铁的剪切强度极限τb。
4、观察比较两种材料的扭转变形过程中的变形及其破坏形式，并对试件断口形貌进行分析。
二：实验设备和仪器
1、材料扭转试验机
2、游标卡尺
三、实验原理
1、低碳钢扭转实验
低碳钢材料扭转时载荷-变形曲线如图（a）所示。
T
T s
0 φ
图1. 低碳钢材料的扭转图
1. 低碳钢材料的扭转图
(a) (b) (c)
图2. 低碳钢圆轴试件扭转时的应力分布示意图
低碳钢试件在受扭的最初阶段，扭矩T 与扭转角φ成正比关系(见图1)，横截面上剪应力τ沿半径线性分布，如图2(a)所示。随着扭矩T 的增大，横截面边缘处的剪应力首先达到剪切屈服极限τs 且塑性区逐渐向圆心扩展，形成环形塑性区，但中心部分仍是弹性的，见图2(b)。试件继续变形，屈服从试件表层向心部扩展直到整个截面几乎都是塑性区，如图2(c)所示。此时在T-φ曲线上出现屈服平台(见图1)，试验机的扭矩读数基本不动，此时对应的扭矩即为屈服扭矩T s 。随后，材料进入强化阶段，变形增加，扭矩随之增加，直到试件破坏为止。因扭转无颈缩现象。所以，扭转曲线一直上升直到破坏，试件破坏时的扭矩即为最大扭矩T b 。由t s d s A
s s W d dA T τρπρρτρτ3
4
22/0
===⎰
⎰）（ 可得低碳钢
材料的扭转屈服极限t s s W T 43=
扭转实验报告
扭转实验
1、实验目的
测定材料在扭转破坏时的剪切流动极限，剪 切强度极限，为 在扭转情况下工作的转轴提供设计依据。
2、实验原理
扭转试样一般为圆截面。低碳钢试样扭转时，在表面上画上两条纵向线和两条圆周线，以观察扭转变形。低碳钢在比例极限内，T 与Ф成线性关系。横截面上的切应力沿半径线性分布。随着T 的增大横截面边缘处的切应力首先到达剪切极限 S τ，而且塑性区逐渐向圆心扩展，形成环形塑性区。但中心部分仍然是弹性的，所以 T 仍可以增加，T 和Ф的关系成为曲线。直到整个截面几乎都是塑性区，在 T- Ф上出现屈服平台，示力度盘的指针基本不动或轻微摆动，相应的扭矩为T S 。如认为这时整个圆截面皆为塑性区，则 T S 与S τ的关系为
s t S W T τ3
4=或t s s W T ⋅=43τ 式中 163
d W t π=为抗扭截面系数。
过屈服阶段后，材料的强化使扭矩又有缓慢的上升。但变形非常显著，试样的纵向线变成螺旋线，直至到达极限值 Tb,试样被扭断。与Tb 相应的剪切强度极限b τ 仍约定由下面公式计算，
t
b b W T ⋅=43τ 铸铁试样受扭时，变形很小即突然断裂。其T-Ф图接近直线，剪切强度极限b τ可按线弹性公式计算，即t
b b W T =τ 3、实验仪器设备：NJ-100B 扭转实验机；0～150mm 游标卡尺
4、实验步骤：
用游标卡尺测量标距截面的直径；在低碳钢试样表面画一条纵向线；根据试样的有效面积估算最大扭矩，然后转动量程手轮选好度盘，接通电源调指针指零；根据试样大小选定夹块和衬套大小，然后装试件，此时指针不在零点调电机手轮；选定主动夹头转速，把开关拨到 0~360°/分档，将从动针转至与主动针重合；根据选好的旋向按下“正”或“反”按钮，
低碳钢和铸铁扭转实验报告
低碳钢和铸铁扭转实验报告
实验目的：
通过对低碳钢和铸铁的扭转实验，比较两种材料的扭转特性差异。
实验装置：
1. 扭转试验机
2. 低碳钢样件
3. 铸铁样件
4. 数据采集仪器
实验步骤：
1. 根据样件尺寸和试验要求，制作低碳钢和铸铁样件。
2. 将样件安装到扭转试验机上，并连接数据采集仪器。
3. 调整实验参数，如扭转角度、扭矩等。
4. 开始进行扭转实验，记录数据，包括扭矩和转角。
5. 完成实验后，对数据进行分析和处理。
实验结果：
1. 低碳钢的扭转特性：记录低碳钢样件在不同扭转角度下的扭矩和转角数据，并绘制相应的扭转曲线图。
2. 铸铁的扭转特性：记录铸铁样件在不同扭转角度下的扭矩和转角数据，并绘制相应的扭转曲线图。
结果讨论：
1. 通过对低碳钢和铸铁的扭转特性进行比较，可以得出它们的扭转强度以及变形能力的差异。
2. 分析低碳钢和铸铁的扭转曲线，可以了解其材料性能的优劣。
3. 根据实验结果，可以选择合适的材料应用于不同领域，以满足对扭转强度和变形能力的不同要求。
结论：
通过对低碳钢和铸铁的扭转实验，我们可以得出它们的扭转特性有所不同。通过对实验结果的分析，可以选择合适的材料用于相关领域，以满足不同的扭转要求。
(整理)低碳钢和铸铁的扭转实验报告
扭转试验报告
一、试验目的 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T s 。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 p
s W T 43s =τ （2-1） 按式2-1可计算出剪切屈服极限τs 。
据最大扭矩T b 可得：p
b b W T 43=τ （2-2） 按式2-2可计算出剪切强度极限近似值τb 。
说明：（1）公式（2-1）是假定横截面上剪应力均达到τs
后推导出来的。公式（2-2）形式上与公式（2-1）虽然完全
相同，但它是将由塑性理论推导出的Nadai 公式略去了一项
后得到的，而略去的这一项不一定是高阶小量，所以是近似的。
（2）国标GB10128-88规定τs 和τb 均按弹性扭转公式计算，这样得到的结果可以
低碳钢铸铁扭转实验现象
低碳钢铸铁扭转实验现象
低碳钢铸铁扭转实验是一种常见的材料实验，用于研究材料的力学性能和变形行为。在这个实验中，我们将低碳钢和铸铁两种材料进行扭转，观察它们的变形和破坏情况，以及相关的力学特性。
首先，让我们来了解一下低碳钢和铸铁的基本特性。低碳钢是一种含碳量较低的钢材，通常含碳量在0.05%到0.25%之间。它具有良好的可塑性和可焊性，适用于各种加工和制造工艺。而铸铁是一种含碳量较高的铁合金材料，通常含碳量在2%到4%之间。它具有较高的硬度和脆性，适用于制造一些需要承受较大压力和冲击负荷的零件。
在低碳钢铸铁扭转实验中，我们需要准备一定长度和直径的试样。为了保证实验的准确性，试样的尺寸和几何形状需要符合相关标准。通常情况下，试样的长度为100mm到200mm之间，直径为10mm到20mm之间。
在实验开始之前，我们需要将试样固定在扭转实验机上。实验机会施加一个扭转力矩在试样上，通过测量力矩和试样变形情况来研究材料的力学性能。在实验过程中，我们可以通过不断增加扭转力矩的大小来观察试样的变形情况。
当扭转力矩作用在试样上时，试样会发生弹性变形和塑性变形。弹性变形是指试样在扭转力矩作用下发生的可恢复变形，当扭转力矩去除时试样会恢复到原始形状。而塑性变形是指试样在扭转力矩作用下发生的不可恢复变形，当扭转力矩去除时试样无法完全恢复到原始形状。
随着扭转力矩的增加，试样会逐渐发生塑性变形，并最终达到破坏点。在低碳钢中，由于其较低的碳含量和较好的可塑性，试样通常会发生较大程度的塑性变形，但不容易达到破坏点。而在铸铁中，由于其较高的碳含量和较高的脆性，试样通常会发生较小程度的塑性变形，并很容易达到破坏点。
低碳钢和铸铁扭转破坏试验
低碳钢扭转破坏试验
实验报告
黄冬
2015-10-29
低碳钢和铸铁扭转破坏试验
一、实验目的和要求
1．测定低碳钢的剪切屈服点s τ、抗剪强度b τ和铸铁的抗剪强度b τ，观察扭矩—扭转角曲线（T -φ曲线）。
2．观察两类材料试样扭转破坏断口形貌，并进行比较和分析。 3．测定低碳钢的切变模量G 。
4．验证圆截面杆扭转变形的胡克定律（p /GI Tl =Φ）。 二、实验设备和仪器
1．微机控制扭转试验机。 2．游标卡尺。 3. 装夹工具。 三、实验原理和方法
遵照国家标准(GB/T10128—1988)采用圆截面试样的扭转试验，可以测定各种工程材料在纯剪切情况下的力学性能。如材料的剪切屈服点s τ和抗剪强度b τ等。圆截面试样须按上述国家标准制成(如图4-1所示)。试样两端的夹持段铣削为平面，这样可以有效地防止试验时试样在试验机卡头中打滑。
图 4-1
试验机软件的绘图系统可绘制扭矩一扭转角曲线，简称扭转曲线（图4-2a 、b 中的T —φ曲线）。
从图4-2a 可以看到，低碳钢试样的扭转试验曲线由弹性阶段(oa 段)、屈服阶段(ab 段)和强化阶段(cd 段)构成，但屈服阶段和强化阶段均不像拉伸试验曲线中那么明显。由于强化阶段的过程很长，图中只绘出其开始阶段和最后阶段，破坏
时试验段的扭转角可达π10以上。
a ）低碳钢 b) 铸铁
图 4-2
图4-2b 所示的铸铁试样扭转曲线可近似地视为直线(与拉伸曲线相似，没有明显的直线段)，试样破坏时的扭转变形比拉伸破坏时的变形要明显得多。
从扭转试验机上可以读取试样的屈服扭矩T s 和破坏扭矩T b 。由T s s /W T =τ和
精选 低碳钢铸铁的扭转破坏实验报告
低碳钢、铸铁的扭转破坏实验
一：实验目的和要求
1、掌握扭转试验机操作。
2、低碳钢的剪切屈服极限τs。
3、低碳钢和铸铁的剪切强度极限τb。
4、观察比较两种材料的扭转变形过程中的变形及其破坏形式，并对试件断口形貌进行分析。
二：实验设备和仪器
1、材料扭转试验机
2、游标卡尺
三、实验原理
1、低碳钢扭转实验
低碳钢材料扭转时载荷-变形曲线如图（a）所示。
T
T b
T s
0 φ图1. 低碳钢材料的扭转图
1. 低碳钢材料的扭转图
τττss
dA
ρ
(a) (b) (c)
低碳钢圆轴试件扭转时的应力分布示意图2. 图
T与扭转角φ成正比关系(见图低碳钢试件在受扭的最初阶段，扭矩1)，横T的增大，横截面所示。随着扭矩τ沿半径线性分布，如图2(a)截面上剪应力边缘处的剪应力首先达到剪切屈服极限τ且塑性区逐渐向圆心扩展，形成环形s塑性区，但中心部分仍是弹性的，见图2(b)。试件继续变形，屈服从试件表层T-φ曲线上2(c)所示。此时在向心部扩展直到整个截面几乎都是塑性区，如图出现屈服平台(见图1)，试验机的扭矩读数基本不动，此时对应的扭矩即为屈服T。随后，材料进入强化阶段，变形增加，扭矩随之增加，直到试件破坏为扭矩s止。因扭转无颈缩现象。所以，扭转曲线一直上升直到破坏，试件破坏时的扭矩
42d/??T????????可得低碳钢材料的。由即为最大扭矩W（T?2）dA?d?b
tssss30A3T3T??bs??，其中；同理，可得低碳钢材料扭转时强度极限扭转屈服极限bs4W4W tt?3为抗扭截面模量。d?W t162、铸铁扭转实验
低碳钢铸铁的扭转破坏实验报告
低碳钢铸铁的扭转破坏实验报告
低碳钢和铸铁是常见的金属材料，在工业生产和日常生活中广泛应用。本次实验旨在通过扭转破坏试验比较两种材料的力学性能和强度差异。
1.实验目的：
(1)了解低碳钢和铸铁的力学性能；
(2)比较低碳钢和铸铁在扭转加载下的强度差异。
2.实验仪器和试件：
(1)扭转试验机：用于施加扭转力；
(2) 低碳钢试件：长度为200mm，直径为10mm；
(3) 铸铁试件：长度为200mm，直径为10mm。
3.实验步骤：
(1)准备两组试件，分别为低碳钢和铸铁试件；
(2)将试件固定在扭转试验机上，保证试件端部垂直于扭转轴线；
(3)施加扭转负荷，并记录扭转力和扭转角度；
(4)当试件出现破坏时停止加载，记录破坏负荷和扭转角度。
4.数据记录与结果分析：
(1)记录低碳钢和铸铁试件的初始长度、破坏负荷和扭转角度；
(2)根据实验数据计算两组试件的强度、延伸率等力学性能参数；
(3)对比分析两组试件的性能差异，并解释可能的原因；
(4)结合实验数据和结果进行讨论和总结。
5.实验注意事项：
(1)在加载过程中，避免超过试件的承载能力，以防止试件破坏过程过快或损坏设备；
(2)实验后及时清理和维护实验设备，确保下次实验的可靠性。
6.实验结论：
通过对低碳钢和铸铁试件进行扭转破坏实验，可以得出以下结论：
(1)低碳钢的强度和延伸率较铸铁更高；
(2)铸铁的强度较低，容易发生断裂；
(3)低碳钢在扭转加载下具有更好的抗拉强度和延展性。
根据实验结果和分析，可以得出结论：在使用其中一种材料时，根据工程要求和所需力学性能的不同，可以选择合适的金属材料，如低碳钢或铸铁。
扭转破坏实验实验报告
篇一：扭转实验报告
一、实验目的和要求
1、测定低碳钢的剪切屈服点?s、剪切强度?b，观察扭矩-转角曲线（t??曲线）。
2、观察低碳钢试样扭转破坏断口形貌。
3、测定低碳钢的剪切弹性模量g。
4、验证圆截面杆扭转变形的胡克定律（??tl/gip）。
5、依据低碳钢的弹性模量,大概计算出低碳钢材料的泊松比。
二、试验设备和仪器
1、微机控制扭转试验机。
2、游标卡尺。
3、装夹工具。
三、实验原理和方法
遵照国家标准（gb/t10128-1998）采用圆截面试样的扭转试验，可以测定各种工程材料在纯剪切情况下的力学性能。如材料的剪切屈服强度点?s和抗剪强度?b等。圆截面试样必须按上述国家标准制成（如图1-1所示）。试验两端的夹持段铣削为平面，这样可以有效地防止试验时试样在试验机卡头中打滑。
图 1-1
试验机软件的绘图系统可绘制扭矩-扭转角曲线，简称扭转曲线（图1-2中的曲线）。图3-2 从图1-2可以看到，低碳钢试样的扭转试验曲线由弹性阶段（oa段）、屈服阶段（ab段）和强化阶段（cd段）构成，但屈服阶段和强化阶段均不像拉伸试验曲线中那么明显。由于强化阶段的过程很长，图中只绘出其开始阶段和最后阶段，破坏时试验段的扭转角可达10?以上。从扭转试验机上可以读取试样的屈服扭矩破坏扭矩由算材料的剪切屈服强度抗剪强度式中：试样截面的抗扭截面系数。 ts和tb。和?s?3ts/4wt计?s和?b，wt??d0/16为
3?s?3ts/4wt计算材料的剪切屈服强度?s和抗剪强度?b，式中：wt??d0/16
3
为试样截面的抗扭截面系数。
2021年低碳钢铸铁的扭转破坏实验报告
低碳钢、铸铁扭转破坏试验
一: 试验目和要求
1、掌握扭转试验机操作。
2、低碳钢剪切屈服极限τs。
3、低碳钢和铸铁剪切强度极限τb。
4、观察比较两种材料扭转变形过程中变形及其破坏形式, 并对试件断口形貌进行分析。
二: 试验设备和仪器
1、材料扭转试验机
2、游标卡尺
三、试验原理
1、低碳钢扭转试验
低碳钢材料扭转时载荷-变形曲线如图（a）所表示。
T
0 φ
图1. 低碳钢材料扭转图
1. 低碳钢材料扭转图
(a) (b) (c)
图2. 低碳钢圆轴试件扭转时应力分布示意图
低碳钢试件在受扭最初阶段, 扭矩T 与扭转角φ成正比关系(见图1), 横截面上剪应力τ沿半径线性分布, 如图2(a)所表示。伴随扭矩T 增大, 横截面边缘处剪应力首先达成剪切屈服极限τs 且塑性区逐步向圆心扩展, 形成环形塑性区, 但中心部分仍是弹性, 见图2(b)。试件继续变形, 屈服从试件表层向心部扩展直到整个截面几乎都是塑性区, 如图2(c)所表示。此时在T-φ曲线上出现屈服平台(见图1), 试验机扭矩读数基础不动, 此时对应扭矩即为屈服扭矩T s 。随即, 材料进入强化阶段, 变形增加, 扭矩随之增加, 直到试件破坏为止。因扭转无颈缩现象。所以, 扭转曲线一直上升直到破坏, 试件破坏时扭矩即为最大扭矩T b 。由t s d s A
s s W d dA T τρπρρτρτ3
4
22/0
===⎰
⎰）（ 可得低碳钢材料扭转屈服极限
t s s W T 43=
τ; 同理, 可得低碳钢材料扭转时强度极限t
b b W T
43=τ, 其中316d W t π=为
扭转实验的实验报告
扭转实验的实验报告
篇一：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。
据最大扭矩Tb可得：?b?3Tb（2-2）4Wp
按式2-2可计算出剪切强度极限近似值τb。
说明：（1）公式（2-1）是假定横截面上剪应力均达到τs
后推导出来的。公式（2-2）形式上与公式（2-1）虽然完全
相同，但它是将由塑性理论推导出的Nadai公式略去了一项
后得到的，而略去的这一项不一定是高阶小量，所以是近似的。（2）国标GB10128-88规定τs和τb均按弹性扭转公式计算，这样得到的结果可以
材料力学实验教学5扭转破坏实验报告
实验三 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.游标卡尺
三、实验试样
按冶金部标准采用圆形截面试件，两端成六角形。如图1所示。
l
d
r
图1 扭转试件图
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
1l a a
钢的扭转屈服应力为
p
es
s 43W M =
τ （１） 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
p
eb
b 43W M =τ （２） 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，利用扭转试验机上的自动绘图装置绘出的ϕ-e M 图如图12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13a 所示，则扭转屈服应力为
(整理)低碳钢和铸铁的扭转实验报告
扭转试验报告
一、试验目的 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T s 。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 p
s W T 43s =τ （2-1） 按式2-1可计算出剪切屈服极限τs 。
据最大扭矩T b 可得：p
b b W T 43=τ （2-2） 按式2-2可计算出剪切强度极限近似值τb 。
说明：（1）公式（2-1）是假定横截面上剪应力均达到τs
后推导出来的。公式（2-2）形式上与公式（2-1）虽然完全
相同，但它是将由塑性理论推导出的Nadai 公式略去了一项
后得到的，而略去的这一项不一定是高阶小量，所以是近似的。
（2）国标GB10128-88规定τs 和τb 均按弹性扭转公式计算，这样得到的结果可以
低碳钢和铸铁的扭转实验报告
低碳钢和铸铁的扭转实验报告
·2·
扭转试验报告
一、试验目的 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
·3·
或摆动的最小值就是屈服扭矩T s 。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 p
s W T 43s =τ （2-1） 按式2-1可计算出剪切屈服极限τs 。
据最大扭矩T b 可得：p
b b W T 43=τ （2-2） 按式2-2可计算出剪切强度极限近似值τb 。
说明：（1）公式（2-1）是假定横截面上剪应力均达到τs
后推导出来的。公式（2-2）形式上与公式（2-1）虽然完全
相同，但它是将由塑性理论推导出的Nadai 公式略去了一项
后得到的，而略去的这一项不一定是高阶小量，所以是近似的。
（2）国标GB10128-88规定τs和τb均按弹性扭转公式计算，这样得到的结果可以用来比较不同材料的扭转性能，但与实际应力不符。
低碳钢铸铁的扭转破坏实验报告
低碳钢铸铁的扭转破坏实验报告
实验名称：低碳钢和铸铁的扭转破坏实验
实验目的：
1.了解低碳钢和铸铁的力学性能差异；
2.掌握扭转实验的基本原理和方法；
3.通过实验结果，验证低碳钢和铸铁的扭转破坏方式及其性能差异。
实验器材和材料：
1.扭转试验机；
2.低碳钢试样；
3.铸铁试样。
实验原理：
扭转试验是通过施加扭转力矩来研究材料的扭转破坏性能。力矩的大
小和材料的扭转角度之间存在着一定的线性关系。
在实验中，我们将分别采用低碳钢和铸铁两种材料制备的圆柱形试样，将其固定在扭转试验机上，并施加一定的扭转力矩，观察材料的破坏情况，进而对比两种材料的扭转破坏性能。
实验步骤与方法：
1.准备工作：
a.检查扭转试验机的工作状态，确保其正常运行；
b.准备低碳钢和铸铁试样，选取相同尺寸和形状的圆柱形试样。
2.材料试样的制备：
a.将低碳钢和铸铁试样进行去污处理，以保证试样表面的清洁度；
b.对试样进行标记，以防混淆；
c.确定试样的尺寸和形状要求，进行切割和打磨。
3.实验操作：
a.将试样分别固定在扭转试验机的夹具上；
b.设置扭转力矩，并调整试验机的工作状态，待试验机稳定后，开始施加扭转力矩；
c.持续施加扭转力矩，观察试样的破坏情况，记录下破坏时的扭转角度和施加的力矩；
d.分别对低碳钢和铸铁试样进行多次实验，以提高实验的准确性和可靠性。
4.数据处理与分析：
a.计算并绘制低碳钢和铸铁试样的扭转曲线图，描述扭转角度和施加力矩之间的关系；
b.对比分析低碳钢和铸铁试样的扭转破坏情况，评估两种材料的力学性能差异；
c.根据实验结果，解释低碳钢和铸铁试样的扭转破坏机制。
低碳钢、铸铁的扭转破坏实验报告
低碳钢、铸铁的扭转破坏实验报告
一、试验介绍
1.1 试验环境
本次试验环境属于室内，空气稳定。室温介于20℃-25℃。
1.2 试验材料
本次试验材料有低碳钢和铸铁样品，碳含量分别为0.22%和2.97%。
1.3 试验装置及设备
本次试验使用Sener力学屈服试验机，及相应的试验台座，试样治具，以及拉力传感器等装置设备。
二、试验结果
2.1 低碳钢样品
在拉伸过程中，低碳钢样品受到拉伸力后，首先出现抗拉强度现象，然后弹性模量保持稳定，最后出现屈服现象，最终在20MPa处扭转破坏。试验结果如图1所示。
三、数据分析
3.1 抗拉强度
根据上述数据可以得出，低碳钢的抗拉强度为13.34MPa，而铸铁的抗拉强度为
21.56MPa，可知铸铁的材料强度要比低碳钢高很多。
四、结论
本次试验结果表明，低碳钢与铸铁相比，抗拉强度差距明显，铸铁抗拉强度比低碳钢高很多；屈服强度也有很明显的差距，铸铁屈服强度要比低碳钢高5MPa。根据本次试验结果，可以看出低碳钢也具有一定的抗拉强度，但是它的强度仍比铸铁要差，在扭转破坏方面还是需要注意安全防护的。
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低碳钢、铸铁的扭转破坏实验
一：实验目的和要求
1、掌握扭转试验机操作。
2、低碳钢的剪切屈服极限τs。
3、低碳钢和铸铁的剪切强度极限τb。
4、观察比较两种材料的扭转变形过程中的变形及其破坏形式，并对试件断口形貌进行分析。
二：实验设备和仪器
1、材料扭转试验机
2、游标卡尺
三、实验原理
1、低碳钢扭转实验
低碳钢材料扭转时载荷-变形曲线如图（a）所示。
T
图1. 低碳钢材料的扭转图
1. 低碳钢材料的扭转图
τs
(a) (b) (c)
图2. 低碳钢圆轴试件扭转时的应力分布示意图
低碳钢试件在受扭的最初阶段，扭矩T与扭转角φ成正比关系(见图1)，横截面上剪应力τ沿半径线性分布，如图2(a)所示。随着扭矩T的增大，横截面边缘处的剪应力首先达到剪切屈服极限τs且塑性区逐渐向圆心扩展，形成环形塑性区，但中心部分仍是弹性的，见图2(b)。试件继续变形，屈服从试件表层向心部扩展直到整个截面几
乎都是塑性区，如图2(c)所示。此时在T-φ曲线上出现屈服平台(见图1)，试验机的扭矩读数基本不动，此时对应的扭矩即为屈服扭矩T s 。随后，材料进入强化阶段，变形增加，扭矩随之增加，直到试件破坏为止。因扭转无颈缩现象。所以，扭转曲线一直上升直到破坏，试件破坏时的扭矩即为最大扭矩T b 。由
t s d s A
s s W d dA T τρπρρτρτ3
4
22
/0
===⎰
⎰）（ 可得低碳钢材料的扭转屈服极限t
s
s W T 43=
τ；同理，可得低碳钢材料扭转时强度极限t b b W T 43=τ，其中316
d W t π
=为抗扭截面模量。 2、铸铁扭转实验
铸铁试件受扭时，在很小的变形下就会发生破坏，其扭转图如图3所示。
图3. 铸铁材料的扭转图
从扭转开始直到破坏为止，扭矩T 与扭转角近似成正比关系，且变形很小，横截面上剪应力沿半径为线性分布。试件破坏时的扭矩即为最大扭矩T b ，铸铁材料的扭转强度极限为t
b
b W T =
τ。 低碳钢试样和铸铁试样的扭转破坏断口形貌有很大的差别，图4（a ）所示低碳钢试样的断面与横截面重合，断面是最大切应力作用面，断口较为平齐，可知为剪切破坏；图（b ）所示铸铁试样的断面是与试样轴线成45度角的螺旋面，断面是最大拉应力作用面，断口较为粗糙，因而最大拉应力造成的拉伸断裂破坏。 图4. 低碳钢和铸铁的扭转端口形状 四、实验步骤 低碳钢实验步骤：
1. 测量试样尺寸 在试件两端及中部位置，沿两个相互垂直的方向，测量试样直径，以其平均值计算个横截面面积。
2.检查设备线路连接是否接好，并打开设备电源以及配套软件操作界面。
3.在试样上安装扭角测试装置，将一个定位环夹盒套在试样的一端，装上卡盘，将螺钉拧紧。再将另一个定位环夹套在试样的另一端，装上另一卡盘；根据不同的试样标距要求，将试样搁放在相应的的V形块上，使两卡盘与V形块的两端贴紧，保证卡盘与试样垂直，以确保标距准确，将卡盘上的螺母拧紧。
4.将试验机两端夹头对正，装夹试件，进行保护，清零。
5.选择低碳钢扭转实验方案，记录低碳钢试件的屈服扭矩T s和最大扭矩T b。
6.实验结束后，取下试件，观察试样破坏断口形貌，打印实验结果，关闭软件，关闭电源。
铸铁实验步骤：
与低碳钢扭转实验步骤相同。铸铁是脆性材料，只需记录铁铸试件的最大扭矩T b，无需安装扭角测量装置。
五、实验记录及数据处理
表1. 试件尺寸
表2. 实验记录及数据计算
六：实验数据拟合
铸铁的扭转破坏实验，扭矩-扭角曲线如下图所示： 低碳钢的扭转破坏，扭矩-扭转曲线如下图所示：
在弹性范围内进行圆截面试样扭转实验时，扭矩与扭转之间的关系符合扭转变形的胡克定律P GI TL /=Φ，试中，32/4
0d I P π=为截面的极惯性矩。当试样长度l 和极惯性矩Ip 均为已知时，只要根据弹性阶段的扭矩-扭角图拟合出新的图形即可得出低碳钢的切变模量G 。
如图所示：横坐标为ΦI P ，纵坐标为TL ，即该直线的的斜率78.12GPa 即为低碳钢的切变模量。 七：实验注意事项
1.推动试验机移动支座时，切记用力过大，以免损坏试样或传感器。
2.低碳钢实验时，在安装扭角测量装置时使卡盘与V 形块的两端贴紧，保证卡盘与试样垂直。装夹试件时先要注意调整活动夹头的位置。
3.夹好试样后，由于此时试样已经在受力，注意按保护键，使试样中的初始力为零或接近零。
4.进入软件前请确定试验机电源已经打开。
5.退出软件前请确定试验机电源已经关闭。 八：心得体会
1.实验前一定要预先全面了解实验的原理和步骤，以免发生错误或者误差，刚开始我们做实验时没有预先学习，所以导致不知道V 形块和卡盘的作用，也不清楚怎么进行实验，所以说预先学习实验非常重要。
2.在装夹试件时一定要对实验设备小心，谨慎的进行操作，防止损坏实验设备。
3.要培养自己做实验的良好习惯，做实验时要想好每一步该如何操作，要测量什么数据，要记录什么数据，以保证实验数据处理顺利进行。
4.拟合曲线所得低碳钢的切变模量与公式)1(2/μ+=E G ，有材料手册查得弹性模量和泊松比μ，计算得到材料的切变模量相差比较大，应该考虑下误差的来源。