低碳钢的扭转实验
低碳钢扭转实验报告
低碳钢扭转实验报告一、实验目的。
本实验旨在通过对低碳钢材料进行扭转实验，探究其在受力情况下的变形规律和力学性能，为工程应用提供参考。
二、实验原理。
低碳钢是一种常见的结构材料，其主要成分是碳、锰等元素，具有良好的可焊性和可加工性。
在受到扭转力矩作用下，材料内部会产生剪切应力，导致材料发生扭转变形。
通过实验可以测定材料在扭转过程中的应变、应力等力学性能参数，从而分析材料的力学性能。
三、实验装置和步骤。
1. 实验装置，扭转实验机、低碳钢试样、应变测量装置、力学性能测试仪器等。
2. 实验步骤：（1）将低碳钢试样固定在扭转实验机上；（2）施加扭转力矩，记录下扭转角度和扭转力矩值；（3）利用应变测量装置测量试样在扭转过程中的应变变化；（4）利用力学性能测试仪器测定试样的强度、韧性等力学性能参数。
四、实验结果与分析。
通过实验数据处理和分析，得到了低碳钢在扭转过程中的应变-应力曲线。
实验结果显示，随着扭转角度的增加，低碳钢试样的应变逐渐增大，而应力也随之增加。
在达到一定扭转角度后，试样发生了塑性变形，应变增大速度明显加快，而应力开始下降，最终导致试样破裂。
通过对实验结果的分析，可以得出低碳钢材料在扭转过程中的变形规律和力学性能参数，为工程设计和材料选型提供了重要参考。
五、结论。
本实验通过对低碳钢材料进行扭转实验，得到了其在受力情况下的变形规律和力学性能参数。
实验结果表明，低碳钢材料具有较好的耐扭转性能，能够满足工程应用的要求。
同时，本实验还揭示了低碳钢材料在扭转过程中的应变-应力特性，为工程设计提供了重要参考依据。
六、参考文献。
[1] 王明. 金属材料力学性能测试与分析[M]. 北京，科学出版社，2015.[2] 张涛. 金属材料力学性能实验指导[M]. 北京，高等教育出版社，2018.七、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，也感谢实验设备的提供方对本次实验的支持和协助。
以上就是本次低碳钢扭转实验的实验报告，希望对相关领域的研究和工程应用有所帮助。
扭转实验(低碳钢讲义)
扭转实验一、实验目的1.测定低碳钢的扭转屈服极限和强度极限。
2.观察低碳钢的断口情况，并分析其原因。
二、实验设备1.NDW —500型扭转机2.游标卡尺、直尺三、实验原理及装置1.低碳钢园截面试件扭转时，其尺寸和形式视试验机而定。
在弹性范围内，扭矩T 与扭转角ϕ为直线关系(图3-1a)。
当扭矩超过比例极限扭矩p T 时，曲线变弯并逐渐趋于水平。
在屈服阶段时，扭角增加而扭矩不增加，此时的扭矩即为屈服扭矩s T 。
屈服后，圆截面上的剪应力，由边缘向中心将逐步升值到扭转屈服极限s τ(图3-1b)，即截面材料处于全屈服状态，由此，可以求得材料的剪切屈服极限为：图3-1a 低碳钢扭转时的ϕ-T 曲线 3-1b 低碳钢扭转时横截面在全屈服下的应力分布p s s W T 43=τ ， 其中163d W p π= 此后，扭转变形继续增加，试件扭矩又继续上升至C 点，试件被剪断，记下破坏扭矩b T ，扭转强度极限b τ为： p b b W T 43=τ铸铁受扭时，ϕ-T 曲线如图3-2所示。
从开始受扭，直到破坏，近似为一条直线，故其强度极限b τ可按线弹性应力公式计算如下：p b b W T =τ图3-2 铸铁扭转时的ϕ-T 曲线 图3-3 铸铁扭转时沿45o 斜截面的应力材料在纯剪切时，横截面上受到切应力作用，而与杆轴成45o螺旋面上，分别受到拉应力τσ=1和压应力τσ-=3的作用(图3-3)。
低碳钢的抗拉能力大于抗剪能力，故试件沿横面剪断(图3-4a)，而铸铁抗拉能力小于抗剪能力，故沿45o方向拉断(图3-4b)。
图3-4a 低碳钢扭转破坏 图3-4b 铸铁扭转破坏四、试验步骤：1.用游标卡尺测量试件直径。
2.根据低碳钢的强度极限估计试件的最大扭矩，并在界面的数据板上输入试样的参数。
3.将试件装在扭转机二夹头内，并用粉笔在试件轴线方向画一条细线。
以观察变形。
4.检查准备妥当后，依据扭转试验机的操作规程进行加载实验。
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。
4.实验四 金属材料扭转实验
金属材料扭转实验一、 实验目的1. 测定低碳钢材料的剪切屈服极限s τ及剪切强度极限b τ。
2. 测定铸铁材料的剪切强度极限b τ。
3. 观察低碳钢和铸铁扭转变形过程中各种现象，比较两种材料试样断口破坏特性。
二、 实验仪器设备CTT500 微机控制扭转试验机、游标卡尺、低碳钢扭转试样和铸铁扭转试样 三、 实验原理将材料试样装夹在扭转试验机的夹头上，实验时，扭转试验机的一个夹头固定不转，另一个夹头绕轴转动，从而对材料试样施加扭转载荷，使试样发生扭转变形，同时绘制出试样承受的扭矩T 与发生的变形扭转角φ的关系曲线（T –φ曲线）。
1. 低碳钢扭转实验图 2-1-2 所示为低碳钢试样在扭转变形过程中的 T –φ关系曲线。
由该曲线可得到低碳钢材料在整个扭转过程中所表现出来的力学性能，其主要特征如下：在弹性变形的OA直线段。
试样截面上扭矩T与扭转角φ成正比例关系，材料服从切变虎克定律，在该阶段可测定材料的切变模量G，试样横截面上剪应力沿半径线性分布如图 2-1-3（a）所示。
拉伸时有明显屈服现象的金属材料在扭转时同样存在屈服现象，只是由于扭转时试样截面上的应力分布不均匀，当试样表面材料屈服时，内部材料并未出现屈服，因此载荷的下降不是突然发生，故无拉伸时的初始瞬时效应。
当扭矩保持恒定或在小范围内波动，而扭转角仍持续增加（曲线出现平台）时的扭矩称为屈服扭矩。
上屈服扭矩：屈服阶段中扭矩首次下降前的最大扭矩，称为上屈服扭T，如图 2-2-2 中所示。
矩，记为suT，如下屈服扭矩：屈服阶段中的最小扭矩称为下屈服扭矩，记为sL图 2-2-2中所示。
本次实验中测定下屈服扭矩作为低碳钢扭转时的屈服扭矩 Ts，根据τ。
实验中测得的屈服扭矩 Ts数值，即可计算出低碳钢的剪切屈服极限s低碳钢扭转试样横截面上剪应力线性分布如图 2-1-3 所示，随着 Tτ，而且塑性区逐的增大，横截面边缘处的剪应力首先达到剪切屈服极限s渐向圆心扩展，形成环形塑性区，如图 2-1-3（b）所示，直到整个截面几乎都是塑性区，如图 2-1-3（c）所示，在 T–φ曲线上出现屈服平台。
低碳钢扭转实验现象
低碳钢扭转实验现象
低碳钢是工程中常用的材料之一，具有良好的塑性和韧性。
在低碳钢的扭转实验中，我们可以观察到以下几个阶段的现象：
1. 弹性阶段
在实验的开始阶段，低碳钢试样在外力作用下发生变形，但变形是弹性变形，也就是说，当外力撤销后，试样的形状会完全恢复。
此阶段的变形主要与材料的弹性模量和泊松比有关。
2. 屈服阶段
随着扭转角的增加，试样上的应力增加，当应力达到一定值时，试样进入屈服阶段。
在这个阶段，试样会产生塑性变形，即使外力撤销，试样的变形也不会完全恢复。
屈服阶段的开始标志着材料开始进入塑性状态。
3. 强化阶段
在屈服阶段之后，试样继续变形，但是应力的增加逐渐减缓。
这个阶段称为强化阶段。
在这个阶段，材料内部的晶粒结构发生改变，以适应外力的作用。
随着变形的增加，材料的强度逐渐提高。
4. 颈缩阶段
当试样进一步变形时，局部区域的截面积会逐渐减小，形成所谓的颈缩。
这是由于试样内部的缺陷和应力集中引起的。
颈缩阶段的出现标志着材料即将断裂。
5. 断裂阶段
当试样的变形达到一定程度时，低碳钢试样会突然断裂。
断裂时的扭
矩即为材料的极限扭矩。
断裂时的应力称为材料的极限应力。
在这个阶段，低碳钢的塑性和韧性得到了充分的体现。
综上所述，低碳钢扭转实验现象包括弹性阶段、屈服阶段、强化阶段、颈缩阶段和断裂阶段。
这些阶段的观察和分析对于理解材料的力学性能和优化材料的使用具有重要意义。
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。
低碳钢扭转实验现象
低碳钢扭转实验观察结果及分析低碳钢是一种含有较低碳含量的钢铁材料，其主要成分是铁、碳、锰、硅等元素。
在工程领域中，低碳钢具有良好的可加工性和焊接性能，因此广泛应用于制造汽车、建筑和机械设备等方面。
为了研究低碳钢的力学性质，一种常见的实验方法是进行扭转实验。
在低碳钢扭转实验中，一小段低碳钢试样被夹持在试验机上的夹具上，然后通过施加扭矩对试样进行扭转。
实验时，通过测量和记录扭转过程中的力与位移，可以得到一些重要的实验现象和数据。
首先，在低碳钢进行扭转实验时，我们发现试样会出现扭转变形。
在扭转过程中，由于所受到的扭转力矩，在试样上产生剪应力，使试样产生弯曲和旋转。
这种扭转变形可以通过测量试样的位移和旋转角度来确定。
其次，在低碳钢扭转实验中，我们观察到了试样的回弹现象。
当施加的扭转力矩被撤销时，试样会恢复其原始形状和位置。
这是由于低碳钢具有较好的弹性和可塑性，能够在扭转过程中发生可逆变形。
回弹现象的大小可以通过测量试样的位移来评估。
此外，在低碳钢扭转实验中，我们还发现试样会发生塑性变形。
当扭转力矩增大到一定程度时，试样的可塑性会发挥作用，导致试样表面出现皱纹、龟裂等塑性固定迹象。
通过观察和分析试样表面的变形，我们可以了解低碳钢的塑性特性和变形机理。
在低碳钢扭转实验中，扭转变形、回弹和塑性变形是重要的观察现象。
通过测量和记录这些数据，可以对低碳钢的力学性能进行更加全面的研究和评估。
此外，这些实验结果还可以用于验证理论模型，进一步理解低碳钢的力学行为。
综上所述，低碳钢扭转实验中观察到的现象包括扭转变形、回弹和塑性变形。
通过测量和记录相关数据，可以深入研究低碳钢的力学性质，并为工程领域的应用提供有价值的参考。
实验三 扭转实验指导书
扭转实验指导书（试验三）实验三扭转实验在实际工程机械中，有很多传动是在扭转情况下工作。
设计扭转轴所用的许用剪应力，是根据材料在扭转破坏试验时，所测出的扭转剪切屈服极限τS或剪切强度极限τb 而求得的。
在扭转试验时，即使韧性极好的金属也能在扭转时发生断裂，由于扭转断裂后外形无明显变化，从而可以精确地计算应力和应变情况。
一、试验目的1、测定低碳钢材料的扭转时剪切屈服极限τs，剪切强度极限τb。
2、测定铸铁材料的扭转时剪切强度极限τb。
3、观察两种材料扭转时现象，断后断口情况，进行比较。
二、试验设备1、NJ—50B型扭转试验机2、游标卡尺三、扭转试样根据国家标准，扭转试样一般采用圆形截面试样，与拉伸试样相似。
不同的是两端加持部分被磨出两平行平面，以便装夹。
本次试验也用低碳钢与铸铁材料两种材料作为塑性材料和脆性材料的代表。
图3—1 扭转试样四、扭转试验机扭转试验机用于实施扭转试验以测定材料的抗扭力学性能。
本次扭转试验采用NJ-50B型扭转试验机。
见图3-2。
图2—3 NJ-50B型扭转试验机1、构造原理由加力装置和测力装置组成。
加力装置由机座及装于其导轨上的溜板和加力机构组成，溜板可沿导轨（即试样轴线方向）自由移动以保证试样只受扭矩而不受轴向力的作用，加力机构由直流电机经两级蜗杆传动减速后，驱动加力夹头转动从而对试样施加扭矩，加力夹头上安装有360°分度环以显示试样产生的扭角。
测力装置为游砣重力平衡式，来自加力夹头的扭矩T通过试样传给测力夹头，加头受力后经过传感器反映到测力表盘的指针上。
当需要变换测力量程时，转动量程选择旋钮。
2、扭转试验机操作规程1）试验前检查设备情况，加油润滑。
2）估算所测材料断裂时的最大扭矩，选择量程。
3）根据试样大小决定夹块的大小。
4）装夹试样：将试样一端夹入被动夹头，另一端夹入主动夹头。
5）主动针定在零点，将被动指针转至与主动指针重合。
6）选定主动夹头的转速，根据需要选好旋转方向。
低碳钢试件拉伸和扭转实验,变形特点,断裂方式
低碳钢试件拉伸和扭转实验,变形特点,断裂方式低碳钢试件拉伸和扭转实验是材料力学中常见的实验之一，通过这两种实验可以研究低碳钢的力学性能，如强度、塑性、韧性等。
下面分别介绍低碳钢试件在拉伸和扭转实验中的变形特点和断裂方式。
一、低碳钢试件拉伸实验1. 变形特点：(1)弹性阶段：在拉伸力的作用下，低碳钢试件会发生弹性变形，即当外力去除后，试件能够恢复到原来的形状和大小。
这个阶段的特点是应力与应变成正比，符合胡克定律。
(2)屈服阶段：当拉伸力达到一定值时，低碳钢试件会出现塑性变形，即试件的形状和大小不再完全恢复。
这个阶段的特点是应力与应变不再成正比，但仍然保持线性关系。
(3)强化阶段：随着拉伸力的继续增加，低碳钢试件的塑性变形逐渐增大，直至达到最大值。
这个阶段的特点是应力与应变的关系呈非线性，且应力不断增加。
(4)断裂阶段：当拉伸力超过低碳钢的抗拉强度时，试件会发生断裂。
断裂方式通常为正断或斜断。
2. 断裂方式：(1)正断：低碳钢试件在拉伸过程中，沿着最大切应力的方向发生断裂。
这种断裂方式通常发生在试件的中部，断裂面垂直于拉力方向。
(2)斜断：低碳钢试件在拉伸过程中，沿着最大切应力的方向发生断裂。
这种断裂方式通常发生在试件的端部，断裂面与拉力方向呈一定角度。
二、低碳钢试件扭转实验1. 变形特点：(1)弹性阶段：在扭转力的作用下，低碳钢试件会发生弹性变形，即当外力去除后，试件能够恢复到原来的形状和大小。
这个阶段的特点是扭矩与扭转角成正比，符合胡克定律。
(2)屈服阶段：当扭转力达到一定值时，低碳钢试件会出现塑性变形，即试件的形状和大小不再完全恢复。
这个阶段的特点是扭矩与扭转角不再成正比，但仍然保持线性关系。
(3)强化阶段：随着扭转力的继续增加，低碳钢试件的塑性变形逐渐增大，直至达到最大值。
这个阶段的特点是扭矩与扭转角的关系呈非线性，且扭矩不断增加。
(4)断裂阶段：当扭转力超过低碳钢的抗扭强度时，试件会发生断裂。
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
仪器与材料：
1.低碳钢试样
2.铸铁试样
3.扭转试验机
4.电子天平
5.尺子
6.计算机
实验步骤：
1.准备工作：将低碳钢和铸铁试样分别称重，并用尺子测量其长度和
直径。
2.装夹试样：将试样的一端放入扭转试验机的夹具中，并夹紧。
3.实施扭转试验：启动扭转试验机并设定转动速度。
开始加载直至试
样断裂。
记录加载时间和加载断裂前试样的扭转角度。
4.数据处理与分析：通过上述实验步骤记录的数据，计算出扭力大小、材料的应力和应变，并得出低碳钢和铸铁的扭转强度和塑性。
实验结果与讨论：
在进行扭转试验后，我们得到了低碳钢和铸铁试样的断裂扭转角度、
加载时间以及试样的长度和直径。
根据这些数据，可以计算出两种材料的
应力和应变。
首先，计算扭力大小。
扭力可以通过以下公式计算：
扭力=2π×弹簧常数×扭转角度
然后，计算应力和应变。
应力可以通过以下公式计算：
应力=扭力/(π×半径的平方)
应变=扭转角度/长度
实验结论：
通过对低碳钢和铸铁进行扭转实验，我们得到了两种材料的扭转强度和塑性。
低碳钢表现出较高的扭转强度和塑性，而铸铁则表现出较低的强度和塑性。
这与低碳钢的较高碳含量和较细的晶粒结构有关。
这些结果对于材料选择和工程设计具有重要意义，可以帮助我们选择适当的材料以满足特定的工程需求。
低碳钢试件拉伸和扭转实验,变形特点,断裂方式
低碳钢试件拉伸和扭转实验,变形特点,断裂方式
低碳钢试件在拉伸实验中的变形特点包括：
1. 初始阶段：试件在拉伸负荷作用下开始逐渐变形，拉伸应变逐渐增加。
2. 屈服阶段：试件在达到一定应变程度后，材料开始发生塑性变形，弹性变形不可恢复，应力开始下降。
3. 强化阶段：试件持续受到拉伸负荷时，材料继续发生塑性变形，应力逐渐增加。
4. 断裂阶段：试件最终承受不住拉伸负荷导致断裂，应力突然下降至零。
低碳钢试件在扭转实验中的变形特点包括：
1. 初始阶段：试件在扭转负荷作用下开始逐渐变形，并出现屈服，应变逐渐增加。
2. 应力逐渐增加阶段：试件继续受到扭转负荷时，塑性变形逐渐增加，应力逐渐增加。
3. 最大应力阶段：试件达到最大应力时，扭转应变进一步增加。
4. 断裂阶段：试件最终承受不住扭转负荷导致断裂。
低碳钢试件在拉伸和扭转实验中的断裂方式往往是韧窝断裂。
韧窝断裂是一种塑性断裂方式，表现为试件发生单质断裂，断裂面较粗糙，呈现出破碎的韧窝纹理。
这是因为低碳钢具有较好的延展性和韧性，在受到外力的作用下，试件发生逐渐增大的塑性变形，最后承受不住负荷导致断裂。
实验三 低碳钢扭转试验
试验目的：测定低碳钢材料的切变摸量G试验学时：2试验指导书：“低碳钢扭转实验指导书”试验报告：“低碳钢扭转试验报告”低碳钢扭转实验指导书1．试验目的：测定试件切变模量G。
2．试验设备：WDW－3050电子万能试验机3．试件准备：用游标卡尺测量试件的有关尺寸，如L、d0、h和b（见下图）并作记录。
4．打开试验机主机。
5．完成试验前的准备工作⑴加载至1000N（每个试件上加的集中力约500N）然后卸载，反复三次，以消除机器内部的间隙对整个实验数据的影响；⑵预加0.5 kN载荷（每个试件上加的集中力约为0.25kN），百分表调零( )。
6．开始试验⑴试验机试验力调零；⑵横梁速度选0.5mm/min。
按▼键加载至1kN（每个试件上加的集中力为0.5kN），记录百分表读数，然后每增加1kN，读数一次，共五次，最终加载值为5kN（每个试件上加的集中力为2.5kN）。
完成数据记录后，按▲键卸载。
7．根据加载后的各项记录及试件尺寸计算切变模量G⑴由试验加载装置结构、尺寸及纪录的加载力，可求出受扭圆轴（对应每个试件0.5KN的载荷增量）的扭矩增量Ti，i=1,2,3,4。
⑵根据试件尺寸、标距尺寸及各次的百分表读数ai ，计算出各个载荷增量下同一标距所确定的两横截面的相对扭转角增量:, 其中h为百分表顶针尖到轴线的距离。
⑶由公式有，从而其中Ip为该轴的横截面的极惯性矩,L为标距长，Gi 为相对应的切变模量。
最后求Gi 的算术平均值，既得到该材料的切变模量G.低碳钢扭转试验报告试验目的：1. 掌握电子万能试验机相关操作；2. 理解线弹性材料扭转时的力学性能；3. 观察低碳钢扭转时的变形特点；4. 测定低碳钢材料切变模量G试验设备：1. WDW3050型 50kN电子万能试验机2．百分表3. 游标卡尺试件尺寸：试验记录：测量切变模量G由算术平均方法得到切变模量G :思考题：1. 是否可以通过上述各次加载，利用试件表面的切应变来计算切变模量G？如可以，需要利用哪些公式？2. 试分析哪些因素可以导致上述试验出现误差。
低碳钢和铸铁扭转实验报告
低碳钢和铸铁扭转实验报告一、实验目的1、观察低碳钢和铸铁在扭转过程中的变形现象，比较它们的力学性能差异。
2、测定低碳钢的剪切屈服极限和剪切强度极限，以及铸铁的抗扭强度。
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1、低碳钢扭转低碳钢属于塑性材料，在扭转过程中，其变形经历了弹性阶段、屈服阶段和强化阶段。
在弹性阶段，扭矩与扭转角呈线性关系，材料符合胡克定律。
当扭矩达到屈服扭矩时，试件表面出现沿横截面的滑移线，进入屈服阶段。
屈服阶段过后，材料进入强化阶段，变形继续增加，扭矩也随之增大，直至试件断裂。
2、铸铁扭转铸铁属于脆性材料，在扭转过程中，其变形很小，几乎没有明显的屈服阶段。
当扭矩达到一定值时，试件突然断裂。
四、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，确保试件与扭转试验机的夹头同轴。
3、启动扭转试验机，缓慢加载，观察试件的变形情况，并记录扭矩和扭转角的数据。
4、当低碳钢试件出现屈服现象时，记录屈服扭矩；当试件断裂时，记录最大扭矩。
5、对于铸铁试件，记录其断裂时的扭矩。
6、实验结束后，取下试件，观察其断口形状。
五、实验数据处理与分析1、低碳钢直径测量：测量低碳钢试件的三个不同位置的直径，分别为 d1 ＝1002mm，d2 ＝ 998mm，d3 ＝ 1000mm，平均值 d ＝（d1 ＋ d2 ＋ d3) ／ 3 ＝ 1000mm。
屈服扭矩 Ts ＝ 50 N·m最大扭矩 Tb ＝ 80 N·m根据公式计算剪切屈服极限τs 和剪切强度极限τb：τs ＝ Ts ／（πd³/16) ＝ 50×16 ／（π×10³) ≈ 251 MPaτb ＝ Tb ／（πd³/16) ＝ 80×16 ／（π×10³) ≈ 402 MPa2、铸铁直径测量：测量铸铁试件的三个不同位置的直径，分别为 d1 ＝1005mm，d2 ＝ 1003mm，d3 ＝ 1004mm，平均值 d ＝（d1 ＋ d2 ＋d3) ／ 3 ＝ 1004mm。
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 ps 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：pb 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。
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图3 铸铁扭转曲线图四、试验步骤1、测量试样尺寸以最小横截面直径计算截面系数（抗扭截面模量）W p。
低碳钢与低碳钢扭转实验现象比对
低碳钢与低碳钢扭转实验现象比对
一、低碳钢的定义及特点
低碳钢是指含碳量在0.04%以下的钢，其主要特点是硬度低、可塑性好、易焊接和成型等优点。
由于其含碳量较低，因此具有较好的可加工性和成形性。
二、低碳钢扭转实验
1. 实验原理
低碳钢扭转实验是通过对低碳钢进行扭转试验，来观察其在受力下的变形情况和材料性能。
2. 实验步骤
（1）将样品固定在试验机上，并设置相应的参数。
（2）启动试验机，对样品进行扭转。
（3）记录并分析实验数据。
3. 实验现象
通过观察和分析实验数据，可以得出以下几个实验现象：
（1）随着扭转角度的增加，样品的应变逐渐增大。
（2）当达到一定角度时，样品开始出现颈缩现象。
（3）当继续增加扭转角度时，样品最终断裂。
三、低碳钢与低碳钢扭转实验现象比对
1. 低碳钢与高碳钢比较
相比于高碳钢，低碳钢具有以下优点：
（1）可塑性好，易于加工和成形。
（2）焊接性好，可以进行各种焊接方式。
（3）强度适中，比较坚韧。
2. 扭转实验现象比对
低碳钢与高碳钢在扭转实验中的现象也存在一定的差异：
（1）低碳钢的颈缩现象相对较明显，断裂时呈现平面状。
（2）高碳钢的颈缩现象相对不明显，断裂时呈现锥形状。
四、低碳钢扭转实验的应用
低碳钢扭转实验可以用于评估材料的可塑性和成形性等性能。
此外，在材料设计和材料选择方面也具有重要作用。
通过对不同材料进行扭转实验，并比较其在受力下的表现，可以选择出最适合特定应用场景的材料。
低碳钢铸铁扭转实验报告
一、实验目的1. 比较低碳钢和铸铁在扭转试验中的性能差异；2. 了解低碳钢和铸铁在扭转过程中的变形和破坏形式；3. 学习材料力学的基本原理，提高实验操作技能。
二、实验原理扭转试验是材料力学实验中的一种基本试验，用于测定材料的扭转性能。
在扭转试验中，试样受到一对相互垂直的力矩作用，产生扭转变形。
根据胡克定律，扭转应力和扭转角之间存在线性关系。
当试样达到剪切屈服极限时，扭矩不再随扭转角线性增加，出现屈服平台。
当试样破坏时，扭矩达到最大值。
三、实验设备及试样1. 实验设备：扭转试验机、游标卡尺、百分表、砂轮机、钢尺等；2. 实验材料：低碳钢、铸铁；3. 实验试样：圆轴试样，直径约为10mm。
四、实验步骤1. 将低碳钢和铸铁试样分别固定在扭转试验机的夹头上；2. 启动试验机，缓慢增加扭矩，同时记录扭矩值；3. 观察试样在扭转过程中的变形和破坏形式；4. 记录试样破坏时的扭矩值；5. 使用游标卡尺测量试样破坏后的直径变化；6. 对试样断口进行观察和分析。
五、实验结果与分析1. 低碳钢试样在扭转试验过程中，当扭矩达到屈服极限时，出现屈服平台。
试样破坏时，扭矩达到最大值。
试样破坏后，直径变化较大，断口呈平面状，属于剪切破坏；2. 铸铁试样在扭转试验过程中，当扭矩达到屈服极限时，出现屈服平台。
试样破坏时，扭矩达到最大值。
试样破坏后，直径变化较小，断口呈斜面状，与轴线成45°～55°角，属于剪切破坏。
六、实验结论1. 低碳钢和铸铁在扭转试验中的性能存在差异。
低碳钢具有较好的塑性和韧性，而铸铁具有较好的脆性；2. 低碳钢和铸铁在扭转过程中的变形和破坏形式不同。
低碳钢试样破坏后，断口呈平面状，而铸铁试样破坏后，断口呈斜面状；3. 低碳钢和铸铁的扭转性能与其材料性能密切相关。
七、实验讨论1. 实验过程中，低碳钢和铸铁试样的扭转性能差异可能与材料的化学成分、组织结构等因素有关；2. 实验过程中，低碳钢和铸铁试样的变形和破坏形式可能与材料的屈服极限、抗拉强度等因素有关；3. 实验过程中，低碳钢和铸铁试样的扭转性能对工程应用具有重要意义，可根据实际需求选择合适的材料。
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目的：通过对低碳钢和铸铁的扭转破坏实验，研究不同材料的扭转性能及破坏特点。
实验原理：扭转实验是一种常用的材料力学性能测试方法，用来研究材料的扭转强度、扭转刚度和扭转变形能力。
扭转实验时，将试样固定在两个固定夹具之间，然后在样品两端施加扭矩，使样品发生扭转变形。
通过测量施加的扭矩和样品的扭转角度，可以计算出样品的扭转应力和扭转模量。
实验步骤：1.准备样品：选择相同尺寸的低碳钢和铸铁试样，保证试样的几何形状和尺寸一致。
2.搭建实验装置：将试样固定在扭转实验机的夹具上，保证试样与夹具之间的接触面积均匀，并且夹具可以固定试样，以防止试样的滑动或移位。
3.施加扭矩：调整实验机的扭转角度和速度，开始施加扭矩。
记录下施加的扭矩大小和扭转角度。
4.观察破坏情况：当试样发生破坏时，记录下破坏发生的扭转角度。
同时，观察试样的破坏形态和裂纹分布情况。
5.数据处理：根据实验数据计算低碳钢和铸铁的扭转强度和扭转模量，比较两者的差异。
分析破坏形态和裂纹分布情况，总结不同材料的扭转性能和破坏特点。
实验结果：通过对低碳钢和铸铁试样进行扭转实验后，得到了相应的数据和结果。
根据数据分析计算出低碳钢和铸铁的扭转强度和扭转模量，并比较两者差异。
同时，观察试样的破坏形态和裂纹分布情况。
实验结论：根据实验结果和数据分析，得出以下结论：1.低碳钢的扭转强度和扭转模量较高，表现出较好的扭转性能。
2.铸铁的扭转强度和扭转模量较低，表现出较差的扭转性能。
3.低碳钢和铸铁的破坏形态和裂纹分布有所不同，低碳钢可能会出现塑性变形和断裂，而铸铁可能会出现脆性断裂。
4.低碳钢适用于承受较大扭转力和变形的场景，而铸铁适用于对扭转强度和刚度要求较低的场景。
以上为低碳钢和铸铁的扭转破坏实验报告，通过实验得出了不同材料的扭转性能和破坏特点，为工程领域的材料选择提供了参考依据。
金属材料扭转实验
9 操作面板
2 导轨 1 机座 3 溜板
操作面板 9 放大为图 4.5，面板上按钮 12 控制实验机的正、反加载和停
车。加载速度分 0～36°/min 和 0～360°min 两档，由转速选择开关 13 选
择，多圈电位器 14 调节。
17 记录开关
16 电流表
15 加载速度表 13 转速选择开关
图 4.5
b)手动检测状态试验时，任意检测点的确认键。 （2）操作（见附图）
设置 总清 打印
7
8
9
时钟
4
5
6
查询
1
2
3
校准
0
补偿 确认 复位
操作面板图
（3）自动检测： a)打开电源开关（电器机箱上的空气开关），试验机进入测试状态，此时
- 12 -
试验扭矩 和位移均自动清零；将机器预热 20 分钟； b)将试样安装在两夹头间，塞入夹块，把内六角螺钉拧紧； c)根据被动夹头的受力方向选择旋向（被动夹头顺时针受力为正向，逆
2 最大显示扭矩（Nm）
3 扭矩最小读数值（Nm）
4 扭矩精确测量范围（Nm）
5 扭转角最大讯数值（°）
6 扭转角最小读数值（°）
7 扭矩示值相对误差
8 扭矩示值重复性相对误差
9 零点相对误差
10 试样直径（㎜）
表 4.3
规格、参数及指标 NJS-01 150 0.06 20—100 99999.9 0.1
设备名称
实验 最大量程
设备 使用量程
精度
试 件 尺寸
直 径 d (mm)
最小抗扭截
横截面Ⅰ （1） （2）
横截面Ⅱ （1） （2）
横截面Ⅲ （1） （2）
低碳钢、铸铁扭转实验
低碳钢、铸铁扭转实验
本次实验是针对低碳钢和铸铁进行扭转实验。
低碳钢是一种低碳含量的钢材，它的硬
度比较低，可加工性和塑性良好，广泛应用于机械制造和结构工程中。
而铸铁是一种含碳
量较高的铁材料，它的硬度和脆性较高，一般应用于制造耐磨件和机床床身等。
实验中，我们采用了扭转试验，这是用于测试材料扭转强度和塑性的一种实验。
在实
验中，我们用扭力传感器将一根样品夹紧在两个旋转的夹具上。
随着样品的旋转，扭矩也
随之产生。
通过这种方式，我们可以测量样品在旋转时所承受的扭矩大小，进而推算出样
品的扭转强度和塑性。
在实验前，我们首先进行了样品的准备工作。
我们分别选取了一段低碳钢和一段铸铁
作为样品，并用金属切割机将它们切割成相同长度的长方形棒材。
接着，我们将两根样品
分别夹紧在扭转试验机上，并启动试验机进行实验。
实验结果显示，低碳钢的扭转强度比铸铁高出了近两倍，达到了67.8 N·m，而铸铁
的扭转强度只有36.3 N·m。
这说明低碳钢具有更好的强度和耐用性，适用于需要承受强
力的机械制造和结构工程中。
而铸铁的脆性与强度相对较低，适用于制造一些不需要承受
强力的耐磨件和机床床身等。
此外，在实验中，我们还观察到了样品的塑性变化。
低碳钢具有较好的延展性和韧性，在样品发生变形时，可以扭曲成一些奇怪的形状，而铸铁则显得比较脆弱，发生断裂后，
就难以弯曲和扭曲。
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实验三 扭转实验
实验项目性质：验证性 所涉及课程：材料力学 计划学时：2学时
【实验目的】
1、测定低碳钢的屈服点（剪切屈服极限）τeL 、抗扭强度（剪切强度极限）τm 。
2、测定铸铁的抗扭强度τm 。
3、观察、比较和分析上述两种典型材料在受到扭转载荷时的变形和破坏形式，并对试件断口进行分析。
【实验设备】
1. 微机控制电子万能试验机一台，型号WDD -LCJ -150；
2. 游标卡尺；
3. 记号笔；
4. 低碳钢（Q235）、铸铁（HT ）试件；
【实验原理】
低碳钢试件在发生扭转变形时，其T －φ曲线如图3所示，类似低碳钢拉伸实验，可分为四个阶段：弹性阶段、屈服阶段、强化阶段和断裂阶段，相应地有三个强度特征值：剪切比例极限τe 、剪切屈服极限τeL 和剪切强度极限τm 。
对应这三个强度特征值的扭矩依次为T e 、T eL 、T m 。
图3 低碳钢扭转图
在比例极限内，T 与φ成线性关系，材料完全处于弹性状态，试件横截面上的剪应力沿半径线性分布。
如图4(a)所示，随着T 的增大，开始进入屈服阶段，
T
横截面边缘处的剪应力首先到达剪切屈服极限，而且塑性区逐渐向圆心扩展，形成环塑性区，如图4(b)所示，但中心部分仍然是弹性的，所以T 仍可增加，T －φ的关系成为曲线。
直到整个截面几乎都是塑性区，如图4(c)所示。
(a) (b) (c)
图4低碳钢圆轴试件扭转时的应力分布示意图
在T －φ出现屈服平台，示力度盘的指针基本不动或有轻微回摆，由此可读出屈服扭矩T eL ，低碳钢扭转的剪切屈服极限值可由下式求出：
t
s
W T 43eL =
τ 式中为试件的抗扭截面系数。
屈服阶段过后，进入强化阶段，材料的强化使扭矩又有缓慢的上升，但变形非常明显，试件的纵向画线变成螺旋线，直至扭矩到达极限扭矩值T m 进入断裂阶段，试件被剪断，由示力度盘的从动针可读出，则低碳钢扭转的剪切强度极限τm 可同下式求出：
t
m
W T 43m =
τ 2．铸铁扭转实验：铸铁在扭转实验时，变形很小就突然断裂，其T －φ曲线如图2－10所示。
图4 铸铁扭转图
从开始受扭，直到破坏，近似为一直线。
没有屈服阶段和强化阶段，唯一的
s τ3
t d 16
W π=
T
强度特征值是剪切强度极限τm 可按线弹性公式计算求出，即：
t
m
W T =
m τ 3．试件的破坏现象分析：
试件受扭，材料处于纯剪切应力状态，在试件的横截面上作用有剪应力，同时在与轴线成±45°的斜截面上，会出现与剪应力等值的主拉应力和主压应力，如图2－11(a)所示。
(a)
(b) (c)
图5 纯剪应力状态与扭转断口示意图
低碳钢的抗剪能力比抗拉和抗压能力差，试件将会从最外层开始，沿横截面发生剪断破坏，如图5(b)所示，而铸铁的抗拉能力比抗剪和抗压能力差，则试件将会在与杆轴成45°的螺旋面上发生拉断破坏，如图5(c)所示。
【实验步骤及内容】
（1）试件准备：在试件上划出长度为L 0的标距线（默认值为100mm ），在标距的两端及中部三个位置上，沿两个相互垂直方向各测量一次直径取平均值，再从三个平均值中取最小值作为试件的直径d 0。
（2）试验机准备：按试验机→计算机的顺序开机，开机后须预热十分钟才可使用。
按照“软件使用手册”，运行配套软件。
（3）安装夹具：根据试件情况准备好夹具，并安装在夹具座上。
若夹具已安装好，对夹具进行检查。
（4）夹持试件：先将试件夹持在下夹头上，点击软件初始试验消除试件自重后再夹持试件的另一端。
（5）开始实验：点击软件界面工具菜单，选择试验为扭转试验，在弹出窗口设置低碳钢标距、直径、横截面积等参数；按启动命令按钮，开始扭转，扭转速
τ1σ2σ
度在试件屈服前控制在（60--300）/min范围内，屈服后的扭转速度不大于3600/min。
（6）记录数据：记下试验中试样屈服时的扭矩T eL和破坏时的最大扭矩T m，试件拉断后，取下试件，试验结束。
【实验数据记录及处理】
【实验结论】
1.利用MATLAB软件绘制低碳钢、铸铁扭转曲线图，并打印。
2.分析低碳钢、铸铁扭转断口特点与形状，拍照并打印。
3.提交实验报告。
【思考问题】
1、低碳钢拉伸和扭转的断口形状是否一样？分析其破坏原因。
2、铸铁在受压和受扭时，其断口都在与试样轴线约成45。
方向。
问铸铁在分别承受上述两种载荷时的破坏原因是否相同？
3、根据拉伸、压缩、扭转三种试验结果，综合分析低碳钢和铸铁这两种典型材料的力学性能。