材料力学扭转实验
材料力学实验报告扭转实验
材料力学实验报告扭转实验一、实验目的1、测定低碳钢和铸铁在扭转时的力学性能，包括扭转屈服极限、扭转强度极限等。
2、观察低碳钢和铸铁在扭转过程中的变形现象，分析其破坏形式和原因。
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、实验原理在扭转实验中，材料受到扭矩的作用，产生扭转变形。
扭矩与扭转角之间的关系可以通过试验机测量得到。
对于圆形截面的试件，其扭转时的应力分布为：表面最大切应力：＄＼tau_{max} ＝＼frac{T}｛W_p}＄其中，＄T$为扭矩，＄W_p$为抗扭截面系数，对于实心圆截面，＄W_p ＝＼frac{＼pi d^3}｛16}＄，＄d$为试件的直径。
当材料达到屈服极限时，对应的扭矩为屈服扭矩$T_s$；当材料断裂时，对应的扭矩为极限扭矩$T_b$。
四、实验材料本次实验采用低碳钢和铸铁两种材料的圆柱形试件，其尺寸如下：低碳钢试件：直径$d_1 ＝ 10mm$，标距$L_1 ＝ 100mm$铸铁试件：直径$d_2 ＝ 10mm$，标距$L_2 ＝ 100mm$五、实验步骤1、测量试件的直径，在不同位置测量多次，取平均值。
2、安装试件，确保其中心线与试验机的轴线重合。
3、启动试验机，缓慢加载，观察扭矩和扭转角的变化。
4、当低碳钢试件出现屈服现象时，记录屈服扭矩$T_s$。
5、继续加载，直至试件断裂，记录极限扭矩$T_b$。
6、取下试件，观察其破坏形式。
六、实验结果及分析1、低碳钢试件屈服扭矩$T_s ＝ 45 N·m$极限扭矩$T_b ＝ 68 N·m$计算屈服应力：＄＼tau_s ＝＼frac{T_s}｛W_p} ＝＼frac{45×16}｛＼pi×10^3} ≈ 226 MPa$计算强度极限：＄＼tau_b ＝＼frac{T_b}｛W_p} ＝＼frac{68×16}｛＼pi×10^3} ≈ 358 MPa$低碳钢试件在扭转过程中，首先发生屈服，表现为沿横截面产生明显的塑性变形，形成屈服线。
扭转实验报告
扭转实验报告摘要：本文旨在探讨扭转实验的目的、原理、步骤及结果分析。
通过对不同材料和扭力条件下的扭转实验，我们将了解其对材料性能的影响，以期为材料的设计和工程应用提供参考。
一、引言扭转实验是一种常用的材料力学实验方法，用于研究材料的扭转性能。
在材料工程中，了解材料的扭转性能对于合理设计和选择材料至关重要。
扭转实验可以表征材料的剪切性能和变形行为，并提供了评估材料强度、刚性和可靠性的重要参数。
二、实验目的本次扭转实验的目的是研究不同材料在不同扭转条件下的性能差异。
通过测量扭转杆材料在不同扭力下的旋转角度和扭转应力，我们可以评估材料的剪切刚度和材料的扭转可用性。
三、实验原理扭转实验是通过施加一个扭力（或扭矩）来引起材料的扭转变形。
材料会在受到扭转作用时发生变形，并由此产生剪切应力和剪切应变。
扭转实验涉及到材料的弹性和塑性变形。
在弹性阶段，材料会在不断施加的扭转力下保持线性弹性行为，而在超过临界点后则发生可见的塑性变形。
实验步骤：1. 安装测力传感器并调整校准；2. 确保扭转装置及夹具的稳定性；3. 将待测试材料安装到扭转装置上并调节紧固螺丝；4. 施加扭力，并逐渐增大直到达到预定的目标扭力；5. 记录扭转杆的旋转角度和施加的扭力；6. 重复实验步骤以获得可靠的数据。
四、实验结果分析通过对不同材料在不同扭力条件下的扭转实验，我们得出了以下的结果分析：1. 材料A在扭转力逐渐增大的过程中，其旋转角度逐渐增加，但增幅逐渐减小。
这可能说明材料A在扭转过程中遇到了一定的变形限制。
2. 材料B在扭转力较小的情况下表现出较大的旋转角度，然而随着扭转力的增大，其旋转角度增加的速率逐渐减缓。
这可能表明材料B在低扭转力下具有良好的弹性变形能力，但在高扭转力下，其可能出现较大的塑性变形。
3. 材料C在整个扭转实验过程中，其旋转角度和扭力之间的关系呈现出近线性的趋势。
这表明材料C在不同扭转力下的变形行为较为稳定。
根据以上实验结果分析，我们可以得出一些初步结论：1. 材料的旋转角度和扭力之间存在一定的关系，不同材料的关系可能不同；2. 材料的弹性和塑性变形能力会对扭转实验的结果产生影响；3. 不同材料在扭转实验中呈现出不同的性能特点，可以根据实际需要选择合适的材料。
材料力学扭转实验报告
材料力学扭转实验报告材料力学扭转实验报告引言材料力学是研究材料在外力作用下的变形和破坏规律的学科，扭转实验是其中的重要实验之一。
本报告旨在介绍材料力学扭转实验的原理、方法、实验装置以及实验结果的分析与讨论。
实验原理扭转实验是通过施加一个力矩来引起材料的扭转变形，从而研究材料的力学性能。
在扭转实验中，材料会发生剪切应变，而剪切应力与剪切应变之间的关系可以通过剪切模量来描述。
剪切模量是材料的一项重要力学参数，它反映了材料抵抗剪切变形的能力。
实验方法本次实验采用了经典的圆柱体扭转实验方法。
首先，选择一根具有一定长度的圆柱体样品，将其固定在扭转实验机上。
然后，通过扭转实验机施加一个力矩，使样品发生扭转变形。
同时，通过测量扭转角度和施加力矩的大小，可以得到材料的剪切模量。
实验装置本次实验所用的扭转实验装置包括扭转实验机、样品夹具、测量仪器等。
扭转实验机是用来施加力矩的设备，样品夹具用于固定样品，并保证其能够自由扭转。
测量仪器包括扭转角度测量仪和力矩测量仪，用于测量样品的扭转角度和施加的力矩。
实验结果分析与讨论通过实验测量得到的扭转角度和施加的力矩数据可以用来计算材料的剪切模量。
根据材料力学的理论知识，剪切模量可以通过以下公式计算：G = (L * T) / (J * θ)其中，G表示剪切模量，L表示样品的长度，T表示施加的力矩，J表示样品的截面转动惯量，θ表示样品的扭转角度。
通过对实验数据的处理和计算，可以得到材料的剪切模量。
进一步地，可以通过对不同材料进行扭转实验，比较其剪切模量的大小，从而分析不同材料的力学性能。
结论通过本次材料力学扭转实验，我们了解了扭转实验的原理和方法，并通过实验装置和测量仪器进行了实验。
通过对实验数据的分析和计算，我们得到了材料的剪切模量，并通过比较不同材料的剪切模量，进一步了解了材料的力学性能。
这对于我们深入了解材料的性质和应用具有重要意义。
总结材料力学扭转实验是研究材料力学性能的重要实验之一。
扭转实验原理及目的
扭转实验原理及目的
扭转实验是一种经典的科学实验方法，通常用于探究物体在外力作用下的扭转行为以及相关的物理规律。
其原理基于扭转力矩和物体转动惯量之间的关系。
在扭转实验中，首先需要准备一个具有一定长度的杆状物体或轴，称为扭转杆。
扭转杆的一端固定，另一端可自由转动。
接着，在扭转杆上加上一个或多个力矩传感器，以测量施加到扭转杆上的力矩大小。
在实验中，可以改变施加到扭转杆上的力矩大小，记录下对应的扭转角度。
根据牛顿第二定律和扭转杆的几何形状特征，可以推导出扭转力矩与扭转角度之间的数学关系。
具体来说，扭转力矩正比于扭转角度，并且与扭转杆的几何形状参数有关，如杆长、横截面形状等。
扭转实验的目的包括但不限于以下几个方面：
1. 研究材料的机械性质：由于不同材料的力学性质不同，进行扭转实验可以研究不同材料的扭转刚度、弹性模量等参数，深入了解材料的性质。
2. 确定物体的转动惯量：通过扭转实验可以测量得到物体的转动惯量，这对于物体的旋转运动、惯性特性等的研究具有重要意义。
3. 验证物理定律或模型：扭转实验中，可以将得到的实验数据
与理论模型进行对比，从而验证相关的物理定律或模型的准确性和适用范围。
总之，扭转实验通过测量扭转力矩和扭转角度之间的关系，可以研究物体的转动行为和相关物理规律，具有重要的科学意义和应用价值。
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用来比较不同材料的扭转性能，但与实际应力不符。
II、铸铁试样铸铁的曲线如图3所示。
呈曲线形状，变形很小就突然破裂，有爆裂声。
断裂面粗糙，是与轴线约成45°角的螺旋面（见图1-3-2b）。
这是由于铸铁抗拉能力小于抗剪能力，而这面上拉应力最大之故。
据断裂前的最大扭矩Tb按弹性扭转公式1-3-3可计算抗扭强度τb。
材料力学实验-扭转
材料力学实验-扭转扭转实验是材料力学实验中比较常见的实验之一，它是用来研究材料在扭转载荷作用下的性能及力学性质的实验。
在此实验中，通常需要制作一个实验样品，并通过试验测量夹持在两端的样品在扭力作用下的变形量及强度等参数。
下面我们将针对扭转实验的步骤、实验原理、实验装备及注意事项等方面进行详细介绍。
一、实验步骤1、制备试样。
在扭转实验中，常用的试样选择是圆棒，通常需要通过车床等机器加工加工成指定的直径和长度，注意要做好表面的处理和清洁，以保证试样表面无瑕疵、光滑等。
2、安装实验装置。
扭转实验的装置通常由电机、夹具、扭矩传感器、转角传感器等组成，需要将这些部件安装好，并将试样夹持在夹具两端，并调整好实验设备的参数及灵敏度，以确保实验设备的正常运转及测量精度。
3、进行实验。
在实验开始前，需要先进行一些预处理，如：校准设备、检查夹具固定度、检查电路连接等。
实验进行时，需要控制外加载荷及试样的转角，并及时记录实验数据等，直到试样达到所需的扭矩、载荷或损坏为止。
4、数据处理。
在实验结束后，需要对实验数据进行处理，并根据实验结果进行分析、比较及对比等操作，从而得出实验所要得到的结论及性能指标等。
二、实验原理扭转实验主要基于材料疲劳和塑性变形的原理，通过在试样两端施加扭矩和转角，在作用下可产生应变和变形等变量，并可通过实验数据加以测量及计算，进一步分析材料力学性质的好坏。
在扭转实验中，主要涉及到的参数有：扭转角度、扭转力矩、扭转角速度、应变及变形等参数，通过对这些参数的测量及分析，可以得出试样在扭转载荷作用下的抗扭强度及剪切模量等指标，这些指标是评估材料性能及强度的重要依据。
三、实验装备扭转实验需要用到的主要装备包括：电机、夹具、扭矩传感器、转角传感器、实验数据采集器等，下面我们将针对这些装备分别进行介绍。
1、电机：扭转实验的电机通常配备较高功率的电机，以保证能够提供足够的扭矩。
2、夹具：夹具是用来夹持试样的装置，要求夹具具有高度的稳定度并能够确保试样在扭转载荷下的平衡。
材料力学实验资料——电测法
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，两端成扁圆形。
如图1所示。
ldr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 ，低碳钢的扭转屈服应力为1lpess 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pebb 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pep s W M =τ （３）经过A 点后，横截面上出现了一个环状的塑性区，如图2b 所示。
扭转破坏实验实验报告
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??d0/163为试样截面的抗扭截面系数。
当圆截面试样横截面的最外层切应力达到剪切屈服点?s时，占横截面绝大部分的内层切应力仍低于弹性极限，因而此时试样仍表现为弹性行为，没有明显的屈服现象。
当扭矩继续增加使横截面大部分区域的切应力均达到剪切屈服点?s时，试样会表现出明显的屈服现象，此时的扭矩比真实的屈服扭矩ts要大一些，对于破坏扭矩也会有同样的情况。
力学扭转实验报告范文
力学扭转实验报告范文实验名称：力学扭转实验实验目的：探究固体材料在扭力作用下的变形行为，并确定材料的剪切模量。
实验原理：当一个长为L，半径为R的圆柱形材料在一段两端固定的情况下受到一个负扭力M时，材料会发生扭转变形。
材料扭转时，材料内部各点受到的剪应力按照圆柱形的半径r和角度Φ分布，可以用以下公式表示：τ= (M * R) / (J * G)其中，τ为剪应力，M为扭力，R为材料半径，J为截面极角矩，G为剪切模量。
实验步骤：1. 将待测材料固定在扭转试验机上，并保证试样的光滑表面是跟扭转轴垂直的。
2. 设定扭转试验机施加的力矩M，并记录下实际施加的力矩值。
3. 测量试样的长度L和直径D，并计算出材料半径R。
4. 测量截面极角矩J，可以通过J = (π* R^4) / 2得到。
5. 根据公式τ= (M * R) / (J * G)，计算出剪应力τ。
6. 根据得到的剪应力τ和所施加的力矩M绘制应力-应变曲线。
实验结果：以下为实验结果的一个示例：实际施加的力矩M：2 Nm试样的长度L：0.3 m试样的直径D：0.02 m材料半径R：0.01 m截面极角矩J：8.18 x 10^-8 m^4根据公式τ= (M * R) / (J * G)，我们可以计算出材料的剪切模量G。
假设材料的剪切模量为G，可以得到以下计算过程：τ= (M * R) / (J * G)G = (M * R) / (J * τ)假设剪应力τ为1 MPa，则可以计算出剪切模量G：G = (2 Nm * 0.01 m) / (8.18 x 10^-8 m^4 * 1 x 10^6 Pa)G ≈24.4 GPa实验讨论与结论：通过实验测得的剪应力-剪应变曲线，我们可以得到固体材料在扭力作用下的变形特性。
根据实验结果计算得到的剪切模量为24.4 GPa，该数值可以用来描述材料对扭转变形的抵抗能力。
实验中使用的材料在扭转过程中表现出了一定的刚性，并且在弹性阶段能够回复原状。
材料力学扭转实验报告
材料力学扭转实验报告1. 实验目的。
本实验旨在通过扭转实验，探究材料在扭转加载下的力学性能，了解材料的剪切模量和剪切应力等参数。
2. 实验原理。
材料在扭转加载下，内部会产生剪切应力，而材料的剪切模量则是描述材料在扭转加载下的变形特性的重要参数。
通过扭转实验，可以测定材料的剪切模量和剪切应力，进而了解材料的力学性能。
3. 实验装置。
本实验采用了扭转实验机，实验样品为圆柱形，实验过程中需要测量扭转角度和扭转力矩。
4. 实验步骤。
（1）将实验样品装入扭转实验机，并调整好实验参数。
（2）施加扭转力矩，记录下扭转角度和扭转力矩的变化。
（3）根据实验数据，计算出材料的剪切模量和剪切应力。
5. 实验数据处理。
通过实验数据的处理，得到了材料的剪切模量和剪切应力的数值，进一步分析了材料在扭转加载下的力学性能。
6. 实验结果分析。
根据实验结果，我们可以得出材料在扭转加载下的剪切模量为xx，剪切应力为xx，进一步分析了材料的力学性能。
7. 实验结论。
通过本次实验，我们成功测定了材料在扭转加载下的剪切模量和剪切应力，了解了材料在扭转加载下的力学性能特点。
8. 实验总结。
本实验通过扭转实验，深入探究了材料在扭转加载下的力学性能，对材料力学的研究具有一定的指导意义。
9. 参考文献。
[1] 张三, 材料力学导论, 北京大学出版社, 2005.[2] 李四, 材料力学实验指导, 清华大学出版社, 2008.10. 致谢。
感谢实验室的老师和同学们在实验过程中的帮助和支持。
以上为本次材料力学扭转实验报告的全部内容。
扭转实验报告材料力
扭转实验报告材料力实验题目：扭转实验实验目的：1. 了解扭转实验的原理和方法；2. 掌握扭转实验的操作技巧；3. 学会分析实验数据，得出相应的结论。
实验原理：扭转实验是通过施加力矩来产生扭转变形，通过测量扭转角度和应力来分析材料的力学性质。
在实验中，将试样置于扭转装置中，通过扭转装置施加力矩，使试样发生扭转变形。
通过测量扭转角度和应力，可以得到材料的切应力与转角之间的关系。
实验步骤：1. 准备实验装置：将试样装置固定在扭转装置上，调整装置使试样水平放置，确保扭转装置的稳定；2. 测量试样尺寸：使用游标卡尺等工具测量试样的直径、长度等尺寸参数，以便后续计算；3. 施加力矩：通过手动或电动装置施加力矩，使试样产生扭转变形；4. 测量扭转角度：使用微量计或角度测量仪器，测量试样的扭转角度；5. 测量应力：使用应力计等设备测量试样上的应力；6. 记录数据并计算：记录实验数据，根据实验公式计算切应力和扭转角度的关系；7. 分析数据：根据实验所得数据，绘制切应力与转角的曲线图，并从中分析材料的力学性质。
实验结果与讨论：通过实验测量得到的数据，我们可以根据实验公式计算切应力与转角的关系。
绘制切应力-转角曲线图后，可以观察到材料的力学性质。
根据实验结果，我们可以得到以下结论：1. 在材料处于线性弹性阶段时，切应力与转角呈线性关系；2. 当材料处于屈服点之后，切应力与转角之间的关系不再是线性关系，材料开始出现塑性变形；3. 材料的硬度可以通过切应力-转角曲线中的斜率来确定；4. 材料的韧性可以通过切应力-转角曲线中的面积来确定，面积越大，材料的韧性越好。
结论：通过扭转实验，我们可以分析材料的力学性质，如弹性、硬度和韧性等。
实验中需要注意操作细节，如保证试样的水平放置、测量精度等，以获得准确的实验数据。
通过对实验结果的分析，可以得到对材料力学性质的判断和评价。
扭转实验是一种有效的实验方法，对于研究材料的力学性质具有重要的作用。
扭转实验报告断口特征(3篇)
第1篇一、实验目的本次实验旨在通过扭转试验，观察并分析不同材料（如低碳钢、铸铁等）在扭转过程中的断口特征，了解材料的力学性能，包括屈服强度、抗剪强度等，以及不同材料在扭转破坏时的断口形态差异。
二、实验原理扭转试验是一种研究材料在扭转力作用下力学性能的实验方法。
在扭转试验中，试样的两端受到扭矩的作用，试样内部产生剪切应力。
当扭矩达到一定值时，试样将发生断裂。
通过分析断口特征，可以了解材料的力学性能和破坏机理。
三、实验材料及设备1. 实验材料- 低碳钢- 铸铁2. 实验设备- 扭转试验机- 游标卡尺- 显微镜四、实验步骤1. 试样制备：根据实验要求，将低碳钢和铸铁材料分别加工成标准尺寸的圆柱形试样。
2. 试样安装：将试样安装在扭转试验机上，确保试样中心线与试验机轴线对齐。
3. 施加扭矩：启动试验机，逐步施加扭矩，直至试样断裂。
4. 断口观察：使用显微镜观察断口特征，记录观察结果。
五、实验结果与分析1. 低碳钢断口特征低碳钢在扭转试验中，断口呈现典型的杯锥形，可分为以下几个区域：- 纤维区：位于断口的外围，呈纤维状，反映了材料在扭转过程中的塑性变形。
- 放射区：位于纤维区内部，呈放射状，反映了材料在断裂前发生的微裂纹扩展。
- 心部区：位于断口的中心，呈锥形，反映了材料在断裂瞬间的应力集中。
低碳钢的断口特征表明，其具有较好的塑性和韧性，能够在断裂前发生较大的塑性变形。
2. 铸铁断口特征铸铁在扭转试验中，断口呈现沿大约45°斜截面破坏，断口粗糙，可分为以下几个区域：- 纤维区：位于断口的外围，呈纤维状，反映了材料在扭转过程中的塑性变形。
- 解理区：位于纤维区内部，呈层状，反映了材料在断裂前发生的解理断裂。
- 心部区：位于断口的中心，呈锥形，反映了材料在断裂瞬间的应力集中。
铸铁的断口特征表明，其抗拉强度较差，容易发生脆性断裂。
3. 断口形态差异分析低碳钢和铸铁在扭转试验中的断口形态存在明显差异，主要原因如下：- 材料性能差异：低碳钢具有良好的塑性和韧性，能够在断裂前发生较大的塑性变形；而铸铁的抗拉强度较差，容易发生脆性断裂。
扭转实验总结
扭转实验总结1. 简介扭转实验是一种常用的力学实验，用于研究材料在扭转加载下的力学性能。
通过在材料上施加扭转力矩，可以测量材料的剪切应力和剪切应变，从而得到材料的剪切模量和剪切变形能力。
本文将总结扭转实验的基本原理、实验装置和操作步骤，并初步分析实验结果。
2. 基本原理扭转实验的基本原理是利用材料在扭转力矩作用下发生剪切变形的特性。
在实验中，通过在材料的两端施加等大但方向相反的力矩，使材料发生扭转变形。
根据胡克定律可知，材料的剪切应力与剪切应变成正比，即：$$ \\tau = G \\gamma $$其中，$\\tau$ 是材料的剪切应力，G是材料的剪切模量，$\\gamma$ 是材料的剪切应变。
3. 实验装置扭转实验需要使用一台扭转实验机。
实验机通常由驱动装置、转子、力矩传感器和数据采集系统等组成。
驱动装置是为实验提供扭转力矩的装置，通常由电机和传动装置组成。
转子是材料扭转的部分，通常为一个圆柱体，可以通过夹具固定材料进行扭转。
力矩传感器用于测量施加在转子上的力矩大小，常见的传感器有应变片、电磁力矩传感器等。
数据采集系统用于记录力矩传感器的输出，并计算材料的剪切应力和剪切应变。
4. 实验操作步骤以下是一般的扭转实验操作步骤：1.根据需要选择合适的材料和样品尺寸。
2.准备样品，通常是一个圆柱体状的试样。
将试样放入扭转实验机的夹具中，并确保夹紧。
3.设置实验参数，如所施加的力矩大小和试验速度等。
这些参数应根据实际需要和材料性质来确定。
4.开始实验，启动扭转实验机，让材料发生扭转变形。
5.实时记录力矩传感器的输出数据，并使用数据采集系统计算剪切应力和剪切应变。
6.当试验达到预定结束条件时，停止实验。
7.分析数据，计算剪切模量和剪切变形能力等力学性能指标。
5. 实验结果分析根据实验得到的剪切应力和剪切应变数据，可以绘制应力-应变曲线。
通过分析曲线的趋势和特点，可以得出以下结论：1.剪切应力和剪切应变呈线性关系，验证了胡克定律在扭转加载下的适用性。
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扭 转 实 验一．实验目的：1.学习了解微机控制扭转试验机的构造原理，并进行操作练习。
2.确定低碳钢试样的剪切屈服极限s τ、剪切强度极限b τ。
3.确定铸铁试样的剪切强度极限b τ。
4.观察不同材料的试样在扭转过程中的变形和破坏现象。
二．实验设备及工具 扭转试验机，游标卡尺、扳手。
三．试验原理：塑性材料和脆性材料扭转时的力学性能。
（在实验过程及数据处理时所支撑的理论依据。
参考材料力学、工程力学课本的介绍，以及相关的书籍介绍，自己编写。
）四．实验步骤1.a 低碳钢实验（华龙试验机）（1）量直径：用游标卡尺量取试样的直径0d 。
在试样上选取3各位置，每个位置互相垂直地测量2次直径，取其平均值；然后从3个位置的平均值中取最小值作为试样的直径。
（2）安装试样：启动扭转试验机，手动控制器上的“左转”或“右转”键，调整活动夹头的位置，使前、后两夹头钳口的位置能满足试样平口的要求，把试样水平地放在两夹头之间，沿箭头方向旋转手柄，夹紧试样。
（3）调整试验机并对试样施加载荷：在电脑显示屏上调整扭矩、峰值、切应变1、切应变2、夹头间转角、时间的零点；根据你所安装试样的材料，在“实验方案读取”中选择“教学低碳钢试验”，并点击“加载”而确定；用键盘输入实验编号，回车确定（按Enter 键）；鼠标点“开始测试”键，给试样施加扭矩；在加载过程中，注意观察屈服扭矩S M 的变化，记录屈服扭矩的下限值，当扭矩达到最大值时，试样突然断裂，后按下“终止测试”键，使试验机停止转动。
（4）试样断裂后，从峰值中读取最大扭矩b M 。
从夹头上取下试样。
（5）观察试样断裂后的形状。
1.b 低碳钢实验（青山试验机）（1）量直径：用游标卡尺量取试样的直径0d 。
在试样上选取3各位置，每个位置互相垂直地测量2次直径，取其平均值；然后从3个位置的平均值中取最小值作为试样的直径。
（2）安装试样：启动扭转试验机，手动“试验机测控仪”上的“左转”或“右转”键，调整活动夹头的位置，使前、后两夹头钳口的位置能满足试样平口的要求，把试样水平地放在两夹头之（3）调整试验机并对试样施加载荷：在电脑显示屏上调整扭矩、峰值、夹头间转角、切应变1、切应变2、试验时间的零点；选择“实验方案1”；用鼠标“新建”，在下拉菜单中，依次输入“试验编号”、“实验员”、“钢筋长度”、在“实验材料”中选择“塑性”、“材料形状”中选择“实心”和“钢筋直径”等信息后，点击“确定”；鼠标点“开始”键，就给试样施加扭矩了；在加载过程中，M的变化，并记录屈服扭矩的下限值，当扭矩达到最大值时，注意观察试样屈服时扭矩S试样突然断裂，后按下“停止”键，使试验机停止转动。
材料力学扭转实验报告
材料力学扭转实验报告引言材料力学是研究物质力学和材料力学的基础，也是材料科学中的重要分支。
在材料力学中，扭转试验是一种非常有用的实验方法，可用于测定材料的力学性质。
本文将介绍一次钢杆扭转实验及其结果。
实验目的本次实验的目的是测定钢杆的扭转模量和杨氏模量，以及分析钢杆在扭转过程中的应力和应变变化。
实验原理在扭转试验中，被测试的样品将会围绕自身轴线旋转，通过施加扭力来破坏材料的组织结构，使其发生形变。
如果在实验过程中能够测量出扭转角度和扭矩，那么可以计算出钢杆的扭转模量，并通过这个值进一步计算出杨氏模量。
实验装置本次实验使用的装置包括一个扭转仪、一个钢杆和一台计算机。
扭转仪由一个电机和一个夹具组成，电机可以提供恒定扭矩，夹具可以将钢杆固定住并施加扭力。
计算机用于收集和处理实验数据。
实验步骤1. 将钢杆放入扭转仪的夹具中并固定紧。
2. 打开计算机软件并设置扭转速率。
3. 启动扭转仪并开始扭转实验。
4. 在每个扭矩等级和相应的扭转角度处记录数据，并保存在计算机上。
5. 停止扭转仪，取出钢杆并测量它的直径和长度。
6. 计算出材料的扭转模量和杨氏模量。
实验数据直径: 1.5 cm长度: 50 cm扭转速率: 2 rpm负载范围: 0-2000 N·m扭矩(N·m) 扭转角度 (弧度) 0 050 0.05100 0.10150 0.16200 0.23250 0.31300 0.41350 0.53400 0.67450 0.84500 1.04550 1.28600 1.55650 1.85700 2.20750 2.58800 3.00850 3.47900 3.97950 4.511000 5.101050 5.731100 6.411150 7.141200 7.921250 8.751300 9.631350 10.571400 11.561450 12.611500 13.721550 14.891600 16.121650 17.411700 18.761750 20.171800 21.651850 23.191900 24.791950 26.452000 28.18数据处理根据实验数据，可以绘制出钢杆的扭转曲线。
材料扭转实验报告思考题
一、实验目的1. 理解材料在扭转力作用下的力学行为；2. 掌握材料扭转试验的基本原理和方法；3. 分析不同材料在扭转过程中的破坏形式及原因；4. 探讨材料扭转性能与材料性能之间的关系。
二、实验原理1. 扭转变形公式：根据材料力学理论，材料在扭转力作用下，其上任意一点处于纯剪切应力状态。
当外力偶矩达到一定值时，材料会发生扭转变形。
扭转变形公式如下：τ = T / Wt其中，τ为剪应力，T为扭矩，Wt为抗扭截面系数。
2. 材料扭转强度指标：材料在扭转过程中，剪切屈服极限和剪切强度极限是两个重要的强度指标。
剪切屈服极限是指材料开始发生屈服变形时的剪应力值，剪切强度极限是指材料在扭转过程中被扭断时的剪应力值。
三、实验内容1. 低碳钢和铸铁的扭转实验：分别对低碳钢和铸铁进行扭转实验，观察并记录材料的扭转性能。
2. 扭转变形公式验证：通过实验数据验证扭转变形公式，测定低碳钢的切变模量G。
3. 材料扭转破坏形式分析：分析低碳钢和铸铁在扭转过程中的破坏形式，探讨其破坏原因。
4. 材料扭转性能比较：比较低碳钢和铸铁的扭转性能，分析材料扭转性能与材料性能之间的关系。
四、思考题1. 请简述材料在扭转力作用下的力学行为及其特点。
2. 请说明扭转变形公式的适用条件及其局限性。
3. 请分析低碳钢和铸铁在扭转过程中的破坏形式及其原因。
4. 请比较低碳钢和铸铁的扭转性能，并分析材料扭转性能与材料性能之间的关系。
5. 请讨论以下问题：（1）如何提高材料的扭转强度？（2）如何通过实验方法改善材料的扭转性能？（3）在实际工程应用中，如何根据材料的扭转性能选择合适的材料？6. 请结合实验结果，分析以下问题：（1）低碳钢和铸铁在扭转过程中的变形规律有何异同？（2）低碳钢和铸铁的剪切屈服极限和剪切强度极限有何差异？（3）低碳钢和铸铁的扭转破坏形式有何区别？7. 请讨论以下问题：（1）如何通过实验方法测定材料的切变模量？（2）切变模量与材料的弹性模量有何关系？（3）切变模量在工程应用中有何意义？8. 请结合实验结果，分析以下问题：（1）低碳钢和铸铁的扭转性能与其材料性能有何关系？（2）如何根据材料的扭转性能进行材料选择？（3）在实际工程应用中，如何利用材料的扭转性能提高结构的安全性？五、总结通过对材料扭转实验的观察和分析，可以深入了解材料在扭转力作用下的力学行为及其特点。
简述扭转试验的实验原理
简述扭转试验的实验原理扭转试验是一种用于材料力学性质和性能评估的实验方法。
它可以用来研究材料的弹性、塑性变形及破坏行为，广泛应用于金属、塑料、橡胶等材料的研究和工程实践中。
扭转试验是通过在材料上施加转矩并测量应变和转角来进行的。
在扭转试验中，材料被固定在扭转试验机上，并施加一个围绕材料轴向旋转的扭矩。
通过测量应变和转角，可以得到材料在扭转载荷下的应力- 应变关系。
在扭转试验中，实验仪器通常包括电机、负荷传感器、转角传感器和数据采集系统等。
电机提供扭矩，负荷传感器用于测量加载到材料上的扭矩，转角传感器用于测量材料的转角，数据采集系统用于记录和存储实验数据。
在进行扭转试验前，需要准备样品。
样品可以是圆杆、圆管、圆环等形状，在试样上标记出标距（即样品的有效长度）和标线（用以测量转角）。
然后，将样品放置在扭转试验机上，并用夹具夹紧以确保样品可以旋转而不发生相对滑动。
在实验中，扭转试验机以一定的速度施加转矩，同时记录加载到样品上的扭矩和转角数据。
通过测量应力和应变，可以得到材料的应力- 应变曲线。
在弹性阶段，应力随着应变线性增加。
在达到材料的屈服强度后，应力和应变之间的关系开始非线性变化，材料经历塑性变形。
在继续加载的过程中，应力逐渐增加，直至材料发生失效或破坏。
通过分析扭转试验数据，可以得到材料的力学性质和性能参数。
其中一些重要的参数包括屈服强度、屈服点后的应力和应变、极限强度、塑性韧性、延性、弹性模量等。
这些参数可以用于评估材料的强度、韧性、可塑性、疲劳寿命等性能，并为材料的设计和使用提供依据。
扭转试验的实验原理基于材料的弹塑性行为。
扭转载荷施加在材料的截面上，导致应力和应变分布的变化。
在材料内部，剪应力沿截面从中心向边缘递增；而剪应变随着距中心的距离而增加。
通过测量这些参数，可以推导出材料的力学行为和力学性能。
总之，扭转试验是一种重要的材料力学实验方法，通过在材料上施加转矩并测量应变和转角来评估材料的力学性质和性能。
材料力学扭转实验
§1－2 扭转实验一、实验目的1、测定低碳钢的剪切屈服点τs，抗扭强度τb。
2、测定铜棒的抗扭强度τb。
3、比较低碳钢和铜棒在扭转时的变形和破坏特征。
二、设备及试样1、伺服电机控制扭转试验机（自行改造）。
2、0.02mm游标卡尺。
3、低碳钢φ10圆试件一根，画有两圈圆周线和一根轴向线。
4、铜棒铁φ10圆试件一根。
三、实验原理及方法塑性材料试样安装在伺服电机驱动的扭转试验机上，以6-10º/min的主动夹头旋转速度对试样施加扭力矩，在计算机的显示屏上即可得到扭转曲线（扭矩-夹头转角图线），如下图为低碳钢的部分扭转曲线。
试样变形先是弹性性的，在弹性阶段，扭矩与扭转角成线性关系。
弹性变形到一定程度试样会出现屈服。
扭转曲线扭矩首次下降前的最大扭矩为上屈服扭矩Tsu；屈服段中最小扭矩为下屈服扭矩Tsl，通常把下屈服扭矩对应的应力值作为材料的屈服极限τs，即：τs=τsl= Tsl/W。
当试样扭断时，得到最大扭矩Tb，则其抗扭强度为τb= Tb/W 式中W为抗扭截面模量，对实心圆截面有W=πd03/16。
铸铁为脆性材料，无屈服现象，扭矩-夹头转角图线如左图，故当其扭转试样破断时，测得最大扭矩Tb，则其抗扭强度为：τb= Tb/W四、实验步骤1、测量试样原始尺寸分别在标距两端及中部三个位置上测量的直径，用最小直径计算抗扭截面模量。
2、安装试样并保持试样轴线与扭转试验机转动中心一致。
3、低碳钢扭转破坏试验，观察线弹性阶段、屈服阶段的力学现象，记录上、下屈服点扭矩值，试样扭断后，记录最大扭矩值，观察断口特征。
4、铜棒扭转破坏试验，试样扭断后，记录最大扭矩值，观察断口特征。
五、实验数据处理1、试样直径的测量与测量工具的精度一致。
2、抗扭截面模量取4位有效数字。
3、力学性能指标数值的修约要求同拉伸实验。
六、思考题1、低碳钢扭转时圆周线和轴向线如何变化？与扭转平面假设是否相符？2、如用木材或竹材制成纤维平行于轴线的圆截面试样，受扭时它们将按怎样的方式破坏？3、根据低碳钢和铜棒的破口特征，分析两种材料扭转破坏的原因？比较低碳钢拉伸和扭转实验，从进入塑性变形阶段到破坏的全过程，两者变形有何明显的区别？。
《材料力学》教实验四低碳钢和铸铁的扭转实验
实验四低碳钢和铸铁的扭转实验一、实验目的（1）测定低碳钢的剪切屈服极限τs，低碳钢和铸铁的剪切强度极限τb。
（2）观察低碳钢和铸铁扭转时的破坏过程，分析它们在不同受力时力学性能的差异。
（3）了解扭转试验机的操作规程。
二、实验设备（1）NJ—50B型扭转试验机。
（2）游标卡尺。
三、实验原理及方法工程中经常遇到承受扭转作用的构件，特别是很多传动零件都在扭转条件下工作。
测定扭转条件下的力学性能，对零件等受扭的构件在设计计算和选材方面有重要的实际意义。
圆柱形试件在纯扭转时，试件表面应力状态如图4.1所示，其最大剪应力和正应力绝对值相等，夹角成45°，因此扭转实验可以明显地区分材料的断裂方式—拉断或剪断。
如果材料的抗剪强度低于抗拉强度，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45°的方向。
图 4.1 圆轴扭转时的表面应力材料的扭转过程可用ϕM曲线来描述。
M为施加扭矩，ϕ为试样的相对扭转角。
图-4.2为两种典型材料（低碳钢和铸铁）的扭转曲线。
低碳钢扭转曲线的直线部分为弹性阶段,此时截面上的剪应力为线性分布，最大剪应力发生在横截面周边处，圆心处剪应力为零，如图4.3（a）所示。
低碳钢扭转时有明显的屈服阶段，但与拉伸实验相比，它的屈服过程是由表面至圆心逐渐进行的，如图4.3（b）所示。
当横截面全部屈服后，试样才全面进入塑性，扭转曲线图上出现屈服平台，扭矩度盘上的指针几乎不再转动，甚至有微小的倒退现象。
这时，横截面上的剪应力不再成线性分布。
如认为这时整个圆截面皆为塑性区，如图4.3（c ）所示，则屈服极限近似为p s s W M 43=τ (4.1) 式中163d W p π=为抗扭截面模量。
图4.2 低碳钢和铸铁的扭转曲线图4.3 剪应力分布图过屈服阶段后，材料的强化使承载力又有缓慢的上升，，但变形非常明显，试样的纵向画线变成螺旋线，扭矩继续增加，直至破坏。
扭转实验报告
一、实验目的1. 验证扭转变形公式，测定低碳钢的切变模量G。
2. 测定低碳钢和铸铁的剪切强度极限，掌握典型塑性材料（低碳钢）和脆性材料（铸铁）的扭转性能。
3. 绘制扭矩-扭角图，观察和分析两种材料在扭转过程中的力学现象，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。
二、实验仪器1. 游标卡尺：1把，量程10-150mm，精度CTT502。
2. 微机控制电液伺服扭转试验机：1台，最大扭矩500N·m，最大功率低碳钢、铸铁各1标准。
三、实验原理和方法1. 扭转试验原理：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，当达到某一值时，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。
在测出屈服扭矩后，改用电动快速加载，直到试样被扭断为止。
这时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。
2. 扭转强度计算：- 低碳钢扭转屈服应力：\[ \sigma_{ess} = \frac{3\pi}{16}\frac{M_{ess}}{W_p} \]其中，\( M_{ess} \) 为屈服力偶矩，\( W_p \) 为试样在标距内的抗扭截面系数。
- 低碳钢抗扭强度：\[ \sigma_{bb} = \frac{3\pi}{16} \frac{M_{bb}}{W_p} \]其中，\( M_{bb} \) 为最大力偶矩。
3. 实验步骤：1. 准备试样：取低碳钢和铸铁试样，尺寸满足实验要求。
2. 装夹试样：将试样装夹在扭转试验机上，确保试样中心与试验机主轴同心。
3. 设置实验参数：设置实验速度、加载方式等参数。
4. 进行扭转试验：启动试验机，记录屈服力偶矩和最大力偶矩。
5. 数据处理：计算低碳钢和铸铁的剪切强度极限，绘制扭矩-扭角图。
四、实验结果与分析1. 低碳钢实验结果：- 屈服力偶矩：\( M_{ess} = 345.2 \) N·m- 最大力偶矩：\( M_{bb} = 679.5 \) N·m- 切变模量：\( G = 80.4 \) GPa2. 铸铁实验结果：- 屈服力偶矩：\( M_{ess} = 357.6 \) N·m- 最大力偶矩：\( M_{bb} = 548.3 \) N·m- 剪切强度极限：\( \sigma_{b} = 96.3 \) MPa3. 分析：- 低碳钢和铸铁的剪切强度极限存在显著差异，铸铁的剪切强度极限较低。
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§1－2 扭转实验
一、实验目的
1、测定低碳钢的剪切屈服点τs，抗扭强度τb。
2、测定铜棒的抗扭强度τb。
3、比较低碳钢和铜棒在扭转时的变形和破坏特征。
二、设备及试样
1、伺服电机控制扭转试验机（自行改造）。
2、0.02mm游标卡尺。
3、低碳钢φ10圆试件一根，画有两圈圆周线和一根轴向线。
4、铜棒铁φ10圆试件一根。
三、实验原理及方法
塑性材料试样安装在伺服电机驱动的扭转试验机上，以6-10º/min的主动夹头旋转速度对试样施加扭力矩，在计算机的显示屏上即可得到扭转曲线（扭矩-夹头转角图线），如下图为低碳钢的部分扭转曲线。
试样变形先是弹性性的，在弹性阶段，扭矩与扭转角成线性关系。
弹性变形到一定程度试样会出现屈服。
扭转曲线
扭矩首次下降前的最大扭矩为上屈服扭矩T su；
屈服段中最小扭矩为下屈服扭矩T sl，通常把下
屈服扭矩对应的应力值作为材料的屈服极限τs，
即：τs=τsl= T sl/W。
当试样扭断时，得到最大
扭矩T b，则其抗扭强度为τb= T b/W
式中W为抗扭截面模量，对实心圆截面有
W=πd03/16。
铸铁为脆性材料，无屈服现象，扭矩
-夹头转角图线如左图，故当其扭转试样
破断时，测得最大扭矩T b，则其抗扭强
度为：τb= T b/W
四、实验步骤
1、测量试样原始尺寸分别在标距两端
及中部三个位置上测量的直径，用最小直
径计算抗扭截面模量。
2、安装试样并保持试样轴线与扭转试验机转动中心一致。
3、低碳钢扭转破坏试验，观察线弹性阶段、屈服阶段的力学现象，记录上、下屈服点扭矩值，试样扭断后，记录最大扭矩值，观察断口特征。
4、铜棒扭转破坏试验，试样扭断后，记录最大扭矩值，观察断口特征。
五、实验数据处理
1、试样直径的测量与测量工具的精度一致。
2、抗扭截面模量取4位有效数字。
3、力学性能指标数值的修约要求同拉伸实验。
六、思考题
1、低碳钢扭转时圆周线和轴向线如何变化？与扭转平面假设是否相符？
2、如用木材或竹材制成纤维平行于轴线的圆截面试样，受扭时它们将按怎样的方式破坏？
3、根据低碳钢和铜棒的破口特征，分析两种材料扭转破坏的原因？
1、比较低碳钢拉伸和扭转实验，从进入塑性变形阶段到破坏的全过程，两者变形有何明显
的区别？。