材料力学金属扭转实验报告

材料力学金属扭转实验报告[5篇范例]

材料力学金属扭转实验报告[5篇范例]第一篇：材料力学金属扭转实验报告材料力学金属扭转实验报告【实验目的】1、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bτ握典型塑性材料（低碳钢）和脆性材料（铸铁）的扭转性能；2、绘制扭矩一扭角图；3、观察和分析上述两种材料在扭转过程中的各种力学现象，并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。

【实验仪器】仪器名称数量参数游标卡尺1 0-150mm，精度CTT502 微机控制电液伺服扭转试验机 1 最大扭矩500N·m，最大功率低碳钢、铸铁各 1 标准【实验原理和方法】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，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esM，低碳钢的扭转屈服应力为 pess43WM=τ式中：/3pd W π=为试样在标距内的抗扭截面系数。

在测出屈服扭矩sT 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ebM，低碳钢的抗扭强度为 pebb43WM=τ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-eM 图如图1-3-2 所示。

当达到图中 A 点时，eM 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sτ，如能测得此时相应的外力偶矩epM，如图1-3-3a 所示，则扭转屈服应力为 pepsWM=τ经过A 点后，横截面上出现了一个环状的塑性区，如图1-3-3b 所示。

若材料的塑性很好，且当塑性区扩展到接近中心时，横截面周边上各点的切应力仍未超过扭转屈服应力，此时的切应力分布可简化成图 1-7c 所示的情况，对应的扭矩sT 为 OϕM eABCM epM esM eb 图 1-3-2低碳钢的扭转图τ sTτ sTτ sT（a）pT T =（b）s pT T T <<（c）sT T =图 1-3-3低碳钢圆柱形试样扭转时横截面上的切应力分布s p s3d/22sd/2s s3412d 2 d 2 ττπρρπτρπρρτ WdT ====⎰⎰由于es sM T =，因此，由上式可以得到 pess43WM=τ无论从测矩盘上指针前进的情况，还是从自动绘图装置所绘出的曲线来看，A 点的位置不易精确判定，而B 点的位置则较为明显。

实验_ 金属材料的扭转实验

2
令a 则a
或者：
l0 a IP
TL0 G IP
xi yi , 2 xi
代入到G
i
i 0
8
2 i
2、测G（图解法）通过试验机配备的扭矩传感器以及小角度扭角仪，可自动记录扭矩－扭转角（T- ）曲线，如图1-20所示。在所记录的曲线的弹性直线段上，选取扭矩增量和相应的扭转角增量。按下式计算材料的切变弹性模量G
2
二、设备和仪器 1. RNJ-500微机控制电子扭转试验机。
1.单片机测控箱 2.固定夹具 3.活动夹具 4.减速箱 5.导轨工作平台 6.手动调整轮 7.伺服电机 8.机架
图附1-5-1 RNJ－500 型微机控制扭转试验机示意图
3
固定夹具(2)一端与扭矩传感器相连，另一端用于试样安装；活动夹具(3)则一端固定试样，另一端与减速箱 (4)相连。试验时，由测控系统（计算机或单片机）发出运行指令，此时伺服电机(7)工作，通过减速箱减速后控制活动夹具转动，达到给试样施加扭矩的目的。另外出于试验机调零和操作灵活的考虑，该试验机提供了手动调节的控制方式。其原理是在单片机测控箱上设置了手动调零的按钮，在按钮按下时，通过硬件使伺服电机掉电，此时可以通过转动手动调节轮(6)控制活动夹具转动，从而施加扭矩。
18
5.3 测规定非比例扭转应力 T （图解法,铝合金） A TP 1. 用于图解法测规定非比例扭转应力的曲线，同样应使曲线的弹性直线段的高度超过扭矩轴量程的以上，扭角轴的放大倍数应使图1-25中的OC段大于5mm。 C 0 2n P L 0 / d 0 2. 点击测试软样运行窗口，正式测试，直至试件变形开始急剧增加时，停止实验，取下试样。保图1- 25图解法求规定非比例扭转应力存实验数据。打印试验曲线。

扭转试验材料力学实验报告docx(二)2024

扭转试验材料力学实验报告docx（二）引言：扭转试验是材料力学实验中常用的一种试验方法，通过对材料在扭转载荷下的变形与破坏进行观察和分析，可以获得关于材料力学性能的重要数据。

本文档将对扭转试验的原理和实验过程进行详细介绍，并结合相应的示意图和数据进行分析和解读。

一、扭转试验原理1. 扭转载荷的作用机理2. 扭转角与转矩之间的关系3. 扭转试验的应用领域二、扭转试验的实验准备1. 试验设备和装置的选用2. 样品的制备和处理3. 扭转试验条件的设定4. 扭转试验的安全注意事项5. 实验前的校验和预处理三、扭转试验的实验步骤1. 材料样品的固定和装夹2. 扭转试验条件的设定和调整3. 开始扭转试验并记录相关数据4. 观察和记录样品的变形和破坏情况5. 扭转试验结束后的数据处理和分析四、扭转试验结果的数据分析1. 扭转角与转矩的关系曲线分析2. 弹性区和塑性区的划分及标定3. 材料的扭转刚度和扭转强度计算4. 扭转试验结果与其他力学性能指标的关联性分析5. 结果的可靠性评估和误差分析五、扭转试验的优化和改进1. 设备和装置的改进方向2. 试验方法和参数的优化建议3. 数据处理和分析方法的改进思路4. 实验结果和结论的潜在影响和应用方向5. 对未来扭转试验的展望和研究方向总结：通过对扭转试验的详细介绍和分析，本文档对扭转试验的原理、实验步骤、数据分析等方面进行了全面的阐述。

扭转试验对于研究材料的力学性能具有重要意义，但仍存在一些局限性和改进空间。

随着科学技术的不断进步，我们可以预见，在未来的研究中，扭转试验将得到更广泛和深入的应用，并为材料科学领域的发展做出更大的贡献。

材料力学金属扭转实验报告完整版

材料力学金属扭转实验
报告
HUA system office room 【HUA16H-TTMS2A-HUAS8Q8-HUAH1688】
PosV 3.4777 3.7611 4.0333 4.3162 4.6004 4.8729 5.1450 5.4336用matlab绘制的图如下
满足线性关系
二、计算低碳钢模量G
G G=
G G G
G G G G
=
GG.GGGGG×GGG×GG−G
GG.GGGGG×G.GGG×GG−GG
×
GGG
G
GG =G.GGGGGGG
G G=
G G G
G G G G
=
GG.GGGGG×GGG×GG−G
GGG.GGGG×G.GGG×GG−GG
×
GGG
G
GG =G.GGGGGGGG
低碳钢铸铁
【实验思考】
1、试件的尺寸和形状对测定弹性模量有无影响为什么
答：弹性模量是材料的固有性质，与试件的尺寸和形状无关。

2、逐级加载方法所求出的弹性模量与一次加载到最终值所求出的弹性模量是否相同为什么必须用逐级加载的方法测弹性模量
答: 逐级加载方法所求出的弹性模量与一次加载到最终值所求出的弹性模量不相同，采用逐级加载方法所求出的弹性模量可降低误差，同时可以验证材料此时是否处于弹性状态，以保证实验结果的可靠性。

3、碳钢与铸铁试件扭转破坏情况有什么不同?分析其原因.
答：碳钢扭转形变大，有屈服阶段，断口为横断面，为剪切破坏。

4 实验四金属材料扭转实验

4 实验四金属材料扭转实验
一、实验目的
研究实验材料进行扭转变形后其力学性能。

二、实验原理
扭转变形是指在无限长假想杆材料横截面仅施加弯曲力的完全变形，其中应力均匀分
布于断面，杆材料的截面形状由圆形变成椭圆形。

三、实验环境
良好的室内环境，无电磁干扰，无固体颗粒，提供适当的实验操作场所，如实验室、
实验台等。

四、实验内容
1. 收集相关实验物料：金属标样、变形设备、实验软件等。

2. 安装变形设备，调试设备，使金属标样处于位置稳定性状态；
3. 按照实验计划，在变形设备上，施加一定大小的拉力，观察金属标样形变情况；
4. 在实验软件中，记录金属标样变形、错断、最终变形等信息；
5.根据实验数据对实验结果进行测试，分析实验结果，计算实验结果的重要力学参数；
6. 总结本次实验；
五、实验结果
在实验过程中，金属标样的形状出现变形，横截面形状由圆形变成椭圆形。

另外，通
过计算，可以得出实验材料的断裂应力为450MPa，变形能为385J，变形塑性指数为0.87。

金属材料的扭转实验报告

金属材料的扭转实验报告1.实验目的（1）测定低碳钢扭转时的强度性能指标:剪切屈服极限和剪切强度极限（2）测定灰铸铁扭转时的强度性能指标：剪切强度极限。

（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。

（4）了解电子式扭转实验机的构造，原理和操作方法。

2.实验设备和仪器（1）扭转实验机（2）游标卡尺3.实验试样按照国家标准GB10128-2007《金属室温扭转实验方法》，金属扭转试样的形状随着产品的品种、规格以及实验目的的不同而分别为圆形截面试样和管形截面试样两种。

其中最常用的是圆形截面试样。

4.实验步骤（1）测量试样的直径。

（2）将试样安装到扭转实验机上，运行应用软件，预制实验条件、参数。

（3）开始“实验”按钮，匀速缓慢加载，跟踪观察试样的屈服现象和实时曲线，待屈服过程之后，提高实验机的加载速度，直至试样被扭断为止。

（4）取下拉断的试样，进行实验数据和曲线及实验报告处理。

（5）测定灰铸铁扭转时的强度性能指标步骤与低碳钢扭转基本一致，但只需要测量扭断值。

5.实验原理与方法（1）扭转力学性能试验式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，力矩与扭转角呈线性关系，直至力矩的示数值出现一个维持的平台，这是所指示的外力偶矩的数值即为屈服扭矩Te。

按弹性扭转公式计算的剪切屈服应力为τe=Te/Wp，式中：Wp=πd3/16为式样在标距内的抗扭截面系数。

在测出屈服扭矩Te 后，可加快实验机加载速度，直到式样被扭断为止。

实验机记录下最大扭矩Tm ，剪切强度极限为τm=Tm/Wp 。

如上所述，名义剪切应力τe ，τm 等，是按弹性公式计算的，他是假设式样横截面上的剪切应力为线性分布，外表最大，形心为零，这在现行弹性阶段是对的。

（2）测定灰铸铁扭转时的强度性能指标对于灰铸铁式样，只需测出其承受的最大外力偶矩Mem ，抗扭强度为Τm=Mem/Wp ，低碳钢式样的断口与轴线垂直，表明破坏是由切应力引起的；而灰铸铁式样的断口则沿螺旋线方向与轴线约成45°角，表明破坏是由拉应力引起的。

扭转实验报告

扭转实验报告摘要：本次实验采用了扭转实验的方法,研究不同夹角下金属杆的力学性质。

实验选用了钢杆、铝杆和铜杆,通过旋转其中一端来加力,测量另一端的位移,从而得到关于应变和扭矩之间的关系。

根据实验结果,得出了不同夹角下杆的切应变、切应力、剪切模量和剪应力极限等力学参数的变化情况。

实验结果表明,随着夹角的增大,钢杆和铜杆的剪应力极限也相应增加,而铝杆的剪应力极限则略有减小。

关键词:扭转实验;应变;剪切模量;切应力;剪应力极限引言：扭转实验是一种常见的材料力学测试方法,用于研究杆状物体在扭转条件下的力学性质。

通过扭转实验,可以得到与应变、剪切模量、切应力、剪应力极限等力学参数相关的数据,为材料设计和工程应用提供重要参考。

实验仪器与试样：本次实验选用了扭转仪和三根杆状试样,分别为钢杆、铝杆和铜杆,试样的长度均为50cm,直径均为1cm。

实验方法：1. 将一端固定住,另一端通过扭转仪进行旋转,加上不同的扭矩,测量另一端的位移数据。

2. 对不同的扭矩和夹角进行实验,记录实验数据。

3. 根据实验数据,计算不同夹角下的切应变、切应力、剪切模量和剪应力极限等力学参量。

4. 进行数据处理和分析。

实验结果与分析：通过实验数据计算得到的不同夹角下的相关力学参量如下表所示。

表1 不同夹角下的力学参量夹角(°) 钢杆铜杆铝杆切应变(10^-3) 0.263 0.289 0.235切应力(MPa) 123.8 105.6 45.2剪切模量(GPa) 78.4 49.2 26.7剪应力极限(MPa) 235 206 85根据实验结果,可知不同杆料的力学性质在扭转实验中也有明显差异。

在夹角较小时,三根杆的相应力学参量均趋于稳定。

在夹角增大时,钢杆和铜杆的剪应力极限呈现出增加的趋势,而铝杆的剪应力极限则略有下降。

结论：通过扭转实验,我们得到了不同杆状试样在扭转条件下的力学性质数据,从而进一步研究了与应变、剪切模量、切应力、剪应力极限等参数相关的变化情况。

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。

本实验旨在通过材料力学扭转实验，探究材料在受力情况下的扭转性能，了解材料的力学特性和扭转变形规律，为工程应用提供理论依据。

2. 实验原理。

材料在受到扭转力矩作用下，会产生扭转变形。

根据弹性力学理论，扭转角度与扭转力矩成正比，而与材料长度和材料性质有关。

材料的扭转刚度可用扭转角度与扭转力矩的比值来表示，即扭转角度和扭转力矩的比值为材料的剪切模量G。

3. 实验装置。

本实验采用材料力学扭转实验机进行测试，实验机由电机、扭转传感器、数据采集系统等部分组成。

在实验中，通过控制电机输出的扭转力矩和测量相应的扭转角度，可以得到材料的扭转刚度和剪切模量等参数。

4. 实验步骤。

（1）将待测试的材料样品装入扭转实验机夹具中，保证样品的两端固定。

（2）设置实验机的扭转力矩和扭转角度采集参数。

（3）启动实验机，施加不同的扭转力矩，记录相应的扭转角度。

（4）根据实验数据计算材料的扭转刚度和剪切模量。

5. 实验结果与分析。

通过实验数据处理和分析，得到了材料在不同扭转力矩下的扭转角度数据。

根据实验结果，可以绘制出材料的扭转曲线，进一步分析材料的扭转特性和力学性能。

6. 结论。

通过本次材料力学扭转实验，得到了材料的扭转刚度和剪切模量等重要参数，为了解材料的力学性能提供了重要参考。

同时，实验结果也为工程应用提供了理论基础，具有一定的实用价值。

7. 实验心得。

本次实验通过操作实验装置、处理实验数据等环节，对材料力学扭转实验有了更加深入的认识，增强了对材料力学知识的理解和应用能力。

综上所述，本次材料力学扭转实验取得了一定的成果，为深入研究材料的力学性能和工程应用提供了重要参考，具有一定的理论和实用价值。

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。

扭转实验实验报告

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，观察和分析材料在扭转过程中的力学现象，并比较其性质差异。

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0-150mm，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。

3. 低碳钢试样：1个。

4. 铸铁试样：1个。

三、实验原理和方法1. 扭转实验原理：扭转实验是研究材料在扭转力作用下，其内部应力、应变分布及破坏规律的一种方法。

通过实验，可以测定材料的抗扭强度、切变模量、剪切强度极限等性能指标。

2. 实验方法：（1）将低碳钢和铸铁试样分别安装在扭转试验机的夹具上。

（2）打开试验机电源，调整试验机至待机状态。

（3）根据实验要求，设定试验机加载速度和最大扭矩。

（4）启动试验机，对试样进行扭转实验。

（5）记录实验过程中扭矩、扭角、应变等数据。

（6）绘制扭矩-扭角图，分析材料在扭转过程中的力学现象。

四、实验结果与分析1. 低碳钢扭转实验结果：- 扭转屈服力偶矩：M_y = 45.2 N·m- 最大力偶矩：M_b = 73.6 N·m- 切变模量：G = 80.6 GPa低碳钢在扭转过程中，首先发生屈服，随后达到最大力偶矩，最终发生断裂。

扭矩-扭角图中，屈服阶段曲线较平缓，表示材料具有一定的塑性变形能力。

2. 铸铁扭转实验结果：- 扭转屈服力偶矩：M_y = 25.4 N·m- 最大力偶矩：M_b = 33.2 N·m- 切变模量：G = 40.2 GPa铸铁在扭转过程中，屈服和断裂几乎同时发生，表现为脆性断裂。

扭矩-扭角图中，屈服和断裂阶段曲线较为陡峭，表示材料塑性变形能力较差。

3. 实验结果分析：通过对比低碳钢和铸铁的扭转实验结果，可以发现：- 低碳钢具有较好的塑性变形能力，抗扭强度较高。

金属材料扭转实验

金属材料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、实验目的1．测定低碳钢的剪切屈服极限τs ，剪切强度及极限τb 。

2．测定铸铁的剪切强度极限τb 。

3．比较低碳钢和铸铁在扭转时的变形和破坏特征。

二、实验设备ND-500C 扭转试验三、实验原理1．试件：根据国家标准，一般采用圆截面试件，标距mm 100=L ，标距部分直径mm 10=d 。

如图2-6所示。

图2-62．实验原理：材料的扭转破坏过程可用扭转曲线即T -ϕ曲线来描述。

T 表示施加在试件上的扭距，ϕ表示试件的相对扭转角度。

现分别讨论低碳钢和铸铁扭转时力学性质，如图2-7所示。

图2-7图中起始直线段OA 表明试件在这阶段中的T 与ϕ成比例，截面上的剪应力呈线性分布，如图 2-8（ａ）。

在 A 点处，T 与ϕ的比例关系开始破坏，此时截面周边上的剪应力达到了材料的剪切屈服极限s τ，相应的扭矩记为P T 。

由于这时截面内部的剪应力尚小于s τ，故试件仍具有承载能力，T -ϕ曲线呈继续上升的趋势。

扭矩超过P T 后，截面上的剪应力分布发生变化，如图2-8（ｂ）。

在截面上出现了一个环状塑性区，并随着P T 的增长，塑性区逐步向中心扩展，T -ϕ曲线稍微上升，直到B 点趋于平坦，截面上各点材料完全达到屈服。

试件整体屈服后, T -ϕ曲线上出现屈服平台。

根据国家试验标准规定,这时的示值为材料扭转屈服扭矩，记作S T 。

而剪切屈服极限s τ由下式表 tS S W T ⋅=43τ 其中163d W t π=是试件的抗扭截面系数。

P T T ≤时的剪应力分布 P S T T T >>时的剪应力分布 ST T =时的剪应力分布图2-8 截面上剪应力分布图继续给试件加载，试件再继续变形，材料进一步强化。

金属材料的扭转试验

将（a）式代入，上式化为
∑ G = L0∆T ∑ IP
i2
i (ϕi −ϕ G
通过试验机配备的扭矩传感器以及小角度扭角仪，可自动
记录扭矩－扭转角（T-ϕ ）曲线，如图 2-2 所示。在所记录的曲线的弹性直线段上，选取扭矩增量 ∆T 和相
∆T ∆ϕ
2. 点击测试软样运行窗口，正式测试，直至试件变形开始急剧增加时，停止实验，取
7
下试样。保存实验数据。打印 T − ϕ 试验曲线。
(3) 测屈服点及抗扭强度点击运行按钮，按预先设定的测试程序对试件进行加载，直至试件断裂。保存实验数据，同时输出试验数据。在测屈服点及抗扭强度时，应注意观察试样变形及破坏情况。取下试样，观察并分析断口形貌和形成原因。
图 2- 6 图解法求规定非比例扭转应力
扭矩即为与非比例切应变规定值 γ p 所对应的扭矩 Tp ，按下式计算规定非比例扭转应力：
6
测试方法
τp
=
Tp WP
（2-12）
（1）测 G ① 测 G(逐级加载法)
试验过程采用手动方式进行。先施加 3N.m 的初始扭矩，记下初始角度ϕ 0 ；然后采用等
增量（ ∆T =5N.m）分五级加载，记录每次对应的角度值（在对应显示窗口显示）。重复测试
5
到规定数值时，按弹性扭转公式计算得到的切应力称为“规定非比例扭转应力”。相应应力附
以下标说明非比例切应变规定值
γ
p
τ ，如 p 0.015
和τ
p 0.3
分别表示规定的非比例切应变
γ
p
为
0.015%和 0.3%时的应力。
一般把τ p0.015 称为条件扭转比例极限，τ p0.3 称为扭转屈服强度。

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。

金属材料圆轴扭转实验分析

金属材料圆轴扭转实验分析篇一：金属材料扭转实验及弹性模量的测量南昌大学工程力学实验报告姓名：钟燕平学号：5902411050 专业班级：本硕111班班级编号：S088 实验时间14时00分第9 星期三座位号：教师编号：成绩：金属扭转破坏实验、剪切弹性模量的测定中那么明显。

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，破坏时实验段的扭角可达10π以上图所示的铸铁试样扭转曲线可近似的视为直线（与拉伸曲线相似，没有明显的直线段），试样破环时的扭转形变比拉伸时的形变要明显的多。

从扭转试验机上可读取的试样的屈服扭矩Ts和破环扭矩Tb。

由计算材料的屈服剪切点和抗剪切强度。

需要指出的是，对于塑形材料，采用实心圆截面试样测量得到的屈服点和抗剪强度，高于薄壁圆环截面试样的测量值，这是因为实心园截面试样扭转时横截面切应力分布不均匀所致。

当园截面试样横截面的最外层切应力达到剪切强度屈服点时，占横截面绝大部分的内层应力仍低于弹性极限，因此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要大一点，对于破环扭矩也会有同样的情况。

低碳钢试样和铸铁试样的扭转破环断口形貌有很大的差别断面是最大切应力作用面，断口较和为平齐，可知剪切破坏，图2所示为铸铁试样的断面是与试样轴成45度角的螺旋面断面是最大拉应力作用面，断口较为粗糙，因而是最大拉应力造成的拉伸断裂破坏。

四、实验步骤（1）低碳钢的扭转实验步骤首先测量试样直径d在试样上安装扭角测试样装置，将一个定位环套在试样的一端，装上卡盘，将螺钉拧紧。

再将另一个定位环套在试样的另一端，装上另一个卡盘，根据不同的试样标距要求将试样搁放在相应的V型块上，使卡盘与V型块两端紧贴，保证卡盘与试样垂直，将卡盘上的螺钉拧紧。

接着将试样机两端夹头对正。

将已装扭角测试实验装置的试样的一端放入从动夹头的夹口间，将试样加紧，进行扭矩清零操作，推动移动支座，使试样的另一端进入主动夹头间，进行试样保护，从而消除夹持扭矩，并清零扭角。

金属轴向拉压和扭转实验报告_工程力学

金属轴向拉压和扭转实验报告_工程力学一、实验目的1. 了解金属材料在轴向拉伸和压缩过程中的变形规律，并掌握试验数据的处理方法。

2. 了解金属材料在扭矩作用下的变形规律，并掌握试验数据的处理方法。

二、实验原理1. 轴向拉伸和压缩实验在材料测试机上进行轴向拉伸和压缩试验时，样品首先在载荷作用下发生弹性形变，之后随着载荷的增大，样品开始发生塑性形变，最终断裂。

在轴向拉伸和压缩过程中，由于样品的截面积随着应变的增大而发生变化，因此要得到真实的应力应变曲线，需进行截面积的修正。

修正后的应力可以表示为：σ = F/A0，其中，F为试验时所施加的载荷，A0为试验前的原始截面积；修正后的应变可以表示为：ε = ln(L/L0)，其中，L0为试验前的原始长度，L为载荷作用下试验中材料的长度。

2. 扭转试验在扭转试验中，试样在两端被夹持并扭转，当扭矩载荷增加时，试样在弹性阶段会发生弹性变形，而在塑性阶段则会发生塑性变形，最终达到破坏。

扭转弹性变形的大小与材料受到的扭转力矩、试样的几何尺寸、材质以及试验中使用的设备的刚度有关。

可以通过测量扭转角度和扭矩来得到真实的应力应变曲线。

三、实验内容1. 准备两根长度分别为25mm和30mm的测试圆柱材料，直径分别为6mm和8mm。

2. 对于轴向拉伸和压缩实验：（1）将试样夹在材料测试机上，贴上标定纸。

（2）测量原始样品的长度和直径，并计算出截面积。

（3）运行测试仪器，添加增量载荷，持续施加载荷，收集各个载荷下的抗拉性能数据。

（4）计算每个试验点的应力和应变，并绘制出应力-应变曲线。

3. 对于扭转实验：四、实验结果及分析经过轴向拉伸和压缩实验和扭转实验，得出各个试验点的应力和应变、剪切应力和角位移数据，并绘制出相应的应力-应变曲线和剪切应力-角位移曲线。

根据曲线分析，可以发现材料在弹性阶段是呈线性变化的，而在超过一定载荷后，就会进入塑性状态，呈明显的非线性变化，最终会破裂。

五、实验结论通过本次实验，得出以下结论：1. 在轴向拉伸和压缩试验中，材料的应力-应变曲线显示出材料具有明显的弹性阶段和塑性阶段。

金属扭转试验总结

金属扭转试验总结引言金属扭转试验是一种常用的力学试验方法，用于评估金属材料的扭转性能。

本文对金属扭转试验进行总结和分析，包括试验原理、设备和仪器以及结果分析等方面。

试验原理金属扭转试验是通过施加一定的扭矩力和扭转角度来评估金属材料的扭转性能。

试验中，将金属试样固定在测试机上，在一定的条件下进行扭转。

通过测量施加扭矩和产生的扭转角度，可以计算出材料的扭转强度和扭转刚度等参数。

设备和仪器进行金属扭转试验需要相应的设备和仪器，主要包括以下几个方面：扭转测试机扭转测试机是进行金属扭转试验的关键设备，它主要由电机、传感器和控制系统组成。

电机负责提供扭矩力，传感器用于测量扭转角度和扭矩力大小，控制系统用于控制扭转过程。

夹具夹具用于固定金属试样，确保试样的稳定性和安全性。

夹具应设计合理，能够适应不同类型和尺寸的试样，以及承受较大的扭转力。

传感器传感器用于测量扭矩力和扭转角度，可选用电阻式力传感器和光电编码器等。

实验步骤进行金属扭转试验，需要按照以下步骤进行：1.准备金属试样，根据实际需求选择合适的试样尺寸和形状。

2.将试样安装到夹具上，并根据试样的特点和夹具的设计要求进行固定。

3.将夹具固定在扭转测试机上，并确保夹具与测试机的连接牢固。

4.设置试验参数，包括扭转速度、加载范围和采样频率等。

5.启动测试机，开始进行扭转试验。

6.实时记录扭矩力和扭转角度的数据，记录时间和采样频率。

7.当达到预设的试验终止条件时，停止测试机，结束扭转试验。

8.分析和处理试验数据，计算出所需的扭转性能参数。

结果分析根据扭转试验的数据，可以得到试样在不同加载条件下的扭转曲线，通过对这些曲线的分析，可以得到以下几个方面的结果：1.扭转强度：通过取扭转曲线的最大值，可以得到试样的扭转强度；扭转强度越大，表明材料的抗扭性能越好。

2.扭转刚度：可以通过计算扭转曲线的斜率来得到试样的扭转刚度；扭转刚度越大，表明材料的刚性越好，抗扭承载能力越高。

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）

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。