扭转实验

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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。

扭转实验报告实验目的

一、实验目的1. 理解扭转实验的基本原理和实验方法；2. 掌握扭转实验的操作步骤和数据处理方法；3. 分析不同材料的扭转性能，了解其力学特性；4. 比较不同实验条件下的扭转性能，探讨影响因素；5. 培养学生的实验操作能力和分析问题、解决问题的能力。

二、实验原理扭转实验是力学实验中的一种基本实验，用于研究材料在扭转应力作用下的力学性能。

扭转实验的原理是：当材料受到扭转力矩的作用时，材料内部的应力分布会发生变化，从而产生剪切应力。

通过测量材料的扭转角度、扭矩和扭转刚度等参数，可以分析材料的扭转性能。

扭转实验的基本原理如下：（1）扭转应力分布：在扭转应力作用下，材料内部的应力分布呈环状，即剪切应力τ沿半径r的变化规律为τ=τ0(1-3cosθ/r)，其中τ0为最大剪切应力，θ为扭转角度，r为半径。

（2）扭矩与扭转角度的关系：在扭转实验中，扭矩M与扭转角度θ之间存在如下关系：M=2πTθ，其中T为扭转刚度，表示材料抵抗扭转变形的能力。

（3）扭转刚度：扭转刚度T是衡量材料扭转性能的重要参数，其计算公式为T=GI/P，其中G为剪切模量，I为截面惯性矩，P为扭矩。

三、实验方法1. 实验材料：选择具有代表性的材料，如钢、铝、塑料等。

2. 实验设备：扭转试验机、电子秤、游标卡尺、量角器等。

3. 实验步骤：（1）准备实验材料：根据实验要求，截取一定长度的材料，确保材料尺寸满足实验要求。

（2）安装实验设备：将扭转试验机、电子秤、游标卡尺、量角器等设备安装调试到位。

（3）测量材料尺寸：使用游标卡尺测量材料的直径、长度等尺寸，并记录数据。

（4）施加扭矩：将材料固定在扭转试验机上，逐步施加扭矩，记录扭矩值。

（5）测量扭转角度：在施加扭矩的过程中，使用量角器测量材料的扭转角度，并记录数据。

（6）数据处理：根据实验数据，计算材料的扭转刚度、最大剪切应力等参数。

四、实验结果与分析1. 实验结果：通过实验，得到了不同材料的扭转刚度、最大剪切应力等参数。

实验2扭转试验

实验二扭转实验一、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.计算机3.游标卡尺。

三、实验试样按照国家标准GB10128—88《金属室温扭转试验方法》，金属扭转试样的形状随着产品的品种、规格以及试验目的的不同而分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，如图1-1a 所示。

通常，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，利用机上的自动绘图装置绘出的ϕ-e M 图如图1-6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1-7a 所示，则扭转屈服应力为经过A 点后，横截面上出现了一个环状的塑性区，如图1-7b 所示。

扭转试验

试验（二）扭转试验及剪切弹性模量G 的测定一、实验前预习及准备要求认真熟悉教材中关于扭转相关的知识内容，阅读实验指导书中扭转实验的各个环节步骤，对思考题进行初步理解，力求带着问题进入实验。

接通电源；打开试验机开关，正常启动后进入试验机控制界面；打开电脑；运行试验程序，进入试验软件主界面。

二、概述常温、静载条件下，测试材料受扭转变形的力学指标，是一项重要的力学实验。

通过试验，可以测定材料的‘抗扭屈服强度’（屈服极限）、‘抗扭强度’（强度极限）及‘切变模量’等力学性能指标。

这些性能指标对承受扭转变形的材料进行力学分析计算、工程设计、选择材料和新材料开发都有重要的作用。

三、实验目的通过实验测定‘抗扭屈服强度’（剪切屈服极限）τs 、‘抗扭强度’（剪切强度极限）τb,了解掌握这些指标的测取方法及过程。

通过‘数据分析’窗口提取相关数据计算出切变模量（剪切弹性模量）G 。

四、实验原理1、低碳钢扭转【抗扭屈服强度】（剪切屈服极限）： WTs s 43=τ （Mpa ） [ 式中： T s – 屈服阶段最小扭矩值（N · mm ）； W – 抗扭截面模量（mm 3）；316d W π= （mm 3）； d -- 试样横截面直径（mm ）。

]【抗扭强度】（剪切强度极限）： WT b b 43=τ （Mpa ） [ 式中： T b – 破坏前最大扭矩值（N · mm ）]在上述两式中都存在 3/4 的系数，来源见图一。

（a ）初态（b ）中间态（c ）填满态图一扭转等直圆轴进入屈服状态切应力变化图当扭转等直圆轴到达初态时，T —φ试验曲线上的扭矩T 并没有进入屈服阶段，但此时截面边缘上的切应力已经达到τs ，进入实际屈服阶段，有D ·τρ= 2ρ·τs 。

此时的扭矩：3320200)2(42D d D d dA T s D s D A πτρρτπρπρρτρτρρ====⎰⎰⎰初中间变化过程是塑性变形环逐渐变大直到填满整个截面的过程。

6.扭转试验

二、压缩试验的特点
单向压缩时应力状态的柔度系数（单向压缩时应力状态的柔度系数（a=2），），故用于测定脆性材料如铸铁、故用于测定脆性材料如铸铁、轴承合金等的力学性能。性能。由于压缩时的应力状态较软，故在拉伸、由于压缩时的应力状态较软，故在拉伸、扭转和弯曲试验时不能显示的力学行为，在压缩时转和弯曲试验时不能显示的力学行为，有可能获得。有可能获得。压缩可以看做是反向拉伸。压缩可以看做是反向拉伸。如：压缩时试件不是伸长而是缩短，横截面不是缩小而是胀大。不是伸长而是缩短，横截面不是缩小而是胀大。此外，塑性材料压缩时只发生压缩变形而不断裂，此外，塑性材料压缩时只发生压缩变形而不断裂，压缩曲线一直上升。压缩曲线一直上升。
脆性材料断口约与试件轴线成45度成螺旋状见图b如果材料的轴向切断抗力比横向的低扭转断裂时可能出现层状或木片状断口见图c可以根据断口特征判断产生断裂的原因以及材料的抗扭强度和抗拉压强度相对大小
金属扭转试验
一、扭转试验的特点；扭转试验的特点；（1）扭转时应力状态的柔度系数较大，因而可用于测定）扭转时应力状态的柔度系数较大，那些在拉伸时表现为脆性的材料。那些在拉伸时表现为脆性的材料。淬火低温回火工具钢的塑性。如：淬火低温回火工具钢的塑性。（2）圆柱试件在扭转试验时，整个长度上的塑性变形始）圆柱试件在扭转试验时，终是均匀的。终是均匀的。试件截面及标距长度基本保持不变，试件截面及标距长度基本保持不变，不会出现静拉伸时试件上发生的颈缩现象。时试件上发生的颈缩现象。
二、压缩曲线
曲线2 是脆性材料曲线1是塑性材料
Байду номын сангаас
三、压缩试样压缩试样
四、试验条件
1、压缩速度，在弹性（或接近弹性）范围，采用控制应力速率的方法，其速率控制在1~10N/m㎡范围内。 2、板状试样装进约束装置前，两侧面与夹板间应均匀涂一层润滑剂减少摩擦。 3、板状试样铺薄膜或涂润滑剂之前，应用无腐蚀的溶剂清洗。装夹后，应把两端面用细纱布擦干净。 4、安装试样时，试样纵轴中心线应与压头轴线重合。 5、试验在室温（10 -35℃）下进行。

扭转实验报告实验内容

扭转实验报告实验内容实验报告：扭转实验实验目的：本次实验旨在研究材料在扭转力下的行为规律，通过比较不同材料的扭转性能，探讨材料的抗扭转能力与材料的结构有关的可能性。

实验器材：1. 扭转试验机2. 计时器3. 扭转试验样品实验步骤：1. 将扭转试验机安装好，并校准。

2. 准备不同种类的材料样品，将其固定在扭转试验机上。

3. 设置实验参数，包括转速、扭力和试验时间等。

4. 启动扭转试验机，开始实验。

5. 在试验过程中记录样品的扭转角度、扭转力和时间等数据。

6. 实验结束后，处理数据，得到相应的扭转性能指标，并进行比较分析。

7. 编写实验报告，总结实验结果并提出可能的结论。

实验结果：通过本次实验，得到了不同材料的扭转性能指标，并进行了比较分析。

以下为实验结果总结：1. 不同材料的扭转角度与扭转力呈现出不同的变化趋势。

部分材料扭转角度随扭转力的增加呈线性增加，而其他材料则呈非线性增加。

这说明材料的结构和性质对于扭转行为有着显著的影响。

2. 不同材料的扭转强度也存在差异。

某些材料在扭转力较小的情况下就会出现断裂现象，而其他材料则能承受较大的扭转力而不发生断裂。

这表明材料的抗扭转能力与其结构和强度有关。

3. 扭转时间对于不同材料的影响也不同。

部分材料在扭转一段时间后，其扭转角度和扭转力呈现出明显的平稳态，而其他材料则在整个扭转过程中都出现了持续变化。

这可能与材料的可塑性和粘弹性有关。

结论：通过本次实验，我们得出了以下结论：1. 材料的结构和性质会影响其扭转行为。

不同材料的扭转角度和扭转力呈现出不同的变化趋势，说明材料的结构和性质对扭转行为有着显著的影响。

2. 不同材料的抗扭转能力存在差异。

部分材料能承受较大的扭转力而不发生断裂，而其他材料则在较小的扭转力下就会出现断裂。

这表明材料的强度和抗扭转能力有关。

3. 材料的可塑性和粘弹性会影响其扭转行为。

部分材料在扭转一段时间后呈现出明显的平稳态，而其他材料则在整个扭转过程中都出现了持续变化。

扭转实验报告

（实验项目：扭转）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b τ。

3.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：0p T l G I φ=，其中bδφ=，δ为百分表读数，p I 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φi ，与扭矩增量T ∆对应的扭角增量是1i i i φφφ-∆=-，则有0i p iT l G I φ∆=∆，i=1,2,3,…n,取Gi 的平均值作为材料的切变模量即：1i G G n=∑，i=1,2,3,…n ； B 、电测法：t r tT TG W W γε==，应变仪读数为r ε，t W 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εi ，与扭矩增量T ∆对应的读数增量是1i i i εεε-∆=-，则有i t iTG W ε∆=∆，i=1,2,3,…n,取Gi 的平均值作为材料的切变模量即：1i G G n=∑，i=1,2,3,…n 2、测定低碳钢和铸铁的剪切强度极限b τ 对于低碳钢：34bb tT W τ=，而对于铸铁，变形很小即突然断裂，b τ可按线弹性公式计算，即 bb tT W τ=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316t d W π==1.96×10-7 m 3 432p d I π==9.81×10-10 m 4五、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。

工程力学教学实验圆轴扭转实验

圆轴扭转实验一、试验目的⒈观察低碳钢和铸铁的扭转破坏现象, 比较其试件断口形状并分析破坏原因。

⒉测定低碳钢的剪切屈服极限, 剪切强度极限和铸铁的剪切强度极限。

⒊分析比较塑性材料（低碳钢）和脆性材料（铸铁）受扭转时的破坏特征。

二、实验设备和仪器⒈扭转实验机⒉游标卡尺三、实验原理圆轴扭转时, 横截面上各点均处于纯剪切状态, 因此常用扭转实验来测定不同材料在纯剪切作用下的机械性能。

利用实验机的自动绘图装置, 可记录T—曲线, 低碳钢的T—曲线如图3－9所示。

图 3-9扭矩在以内, 与T呈线形关系, 材料处于弹性状态, 直到试件横截面边缘处的剪应力达到剪切屈服极限, 这时对应的扭矩用表示横截面上的剪应力分布如图3-10（a）所示。

图3-10 低碳钢圆轴在不同扭矩下剪应力分布图在扭矩超过以后, 材料发生屈服形成环形塑性区, 横截面上的剪应力分布如图3-10（b）所示。

此后, 塑性区不断向圆心扩展, T—曲线稍微上升, 然后趋于平坦, 扭矩度盘上指针几乎不动或摆动所示的最小值即是扭矩, 这时塑性区占据了几乎全部截面, 横截面上剪应力分布如图3-10（c）所示。

剪切屈服极限近似等于（a）式中, , 是试件的抗扭截面系数试件继续变形, 进入强化阶段, 到达T- 趋线上的C点, 试件发生断裂。

扭矩度盘上的从动指针指出最大扭矩, 扭转剪切强度极限的计算式为(b)试件扭转时横截面上各点处于纯剪切状态如图3-11所示, 在于杆轴成±45°角的螺旋面上, 分别受到主应力为和的作用, 低碳钢的抗拉能力大于抗剪能力, 故以横截面剪断。

铸铁扭转时, 其T—曲线如图3-12所示。

从扭转开始到断裂, 近似为一直线, 故其剪切强度极限可近似地按弹性应力公式计算(c)图3-11 纯剪应力状态图3-12 铸铁T—曲线试件的断口面为与试件轴线成45°角的螺旋面。

这说明脆性材料的抗拉能力低于抗剪能力, 它的断裂是由于最大拉应力过大引起的。

金属材料扭转实验原理

金属材料扭转实验原理
金属材料扭转实验原理是通过施加扭转力来研究金属材料的机械性能。

扭转实验通常利用扭转试验机进行，其基本原理如下：
1. 准备样品：从金属材料中制备出适当的样品，通常是圆柱形状。

样品的尺寸和几何形状需根据实验要求确定。

2. 安装样品：将样品安装在扭转试验机中，确保样品精确地固定在试验夹具上。

3. 施加扭转力：通过扭转机构施加扭转力，使样品发生扭转变形。

扭转力的大小和施加方式需根据实验设计来确定。

4. 测量变形：通过合适的测量装置，记录样品的扭转角度和扭转力的测量值。

通常会使用扭转角度传感器和扭转力传感器来实时监测。

5. 计算弹性模量：根据扭转实验中的测量数据，可以通过适当的公式计算出金属材料的弹性模量。

弹性模量是评估材料刚度和变形能力的重要指标。

通过对金属材料进行扭转实验，可以获得材料在扭转过程中的应力-应变关系，进而研究材料的塑性变形行为、强度和刚度
等机械性能。

同时，还可以分析材料的断裂机制和疲劳寿命等方面的特性。

扭转实验在材料科学和工程领域中具有重要的应用价值。

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。

材料的抗扭性能测试方法探究

材料的抗扭性能测试方法探究材料的抗扭性能是指材料在受到扭转力作用下的抗变形和破坏能力。

了解材料的抗扭性能对于工程设计和材料选择非常重要。

本文将探究一些常用的材料抗扭性能测试方法，以帮助读者更好地了解和评估材料的特性。

一、扭转试验(Torsion Test)扭转试验是最常用的测试材料抗扭性能的方法之一。

试验过程中，将一根样品扭转，施加扭矩力使之发生扭转变形。

通过测量扭转角和施加的扭矩，可以确定材料的刚度和弹性模量。

扭转试验通常使用扭转试验机进行，主要包括样品夹持装置、扭矩测量装置和扭转角测量装置。

二、剪切试验(Shear Test)剪切试验也是常用的测试材料抗扭性能的方法之一。

剪切试验中，将一根样品放在固定装置上，上下施加相反的力使之发生剪切变形。

通过测量剪切力和变形量，可以确定材料的剪切模量和最大剪应力。

剪切试验常用的装置包括剪切试验机以及剪切盒。

三、圆柱扭矩试验(Torque Test)圆柱扭矩试验适用于测量轴状材料的抗扭性能。

试验中，样品被固定在夹具上，在一端施加扭矩力，另一端测量扭矩和扭转角。

通过分析扭矩-扭转角曲线，可以确定材料的抗扭刚度、应力和应变。

四、模拟现场加载试验(Field Equivalent Test)模拟现场加载试验是一种模拟实际工程场景下材料抗扭性能的测试方法。

通过使用真实加载条件，例如温度、湿度、应力和应变等，可以更准确地评估材料的性能和耐久性。

这种试验方法要求比较高的设备和技术，但可以提供更接近实际应用条件的测试结果。

五、计算机模拟仿真计算机模拟仿真是一种通过数学建模和计算机仿真技术来评估材料抗扭性能的方法。

通过建立材料的力学模型和应力分析模拟，在计算机上进行虚拟试验，可以预测材料的变形、应力分布和破坏情况。

计算机模拟仿真方法可以更快速、经济地评估不同材料抗扭性能的差异，有助于优化设计和材料选用。

综上所述，材料的抗扭性能测试方法有扭转试验、剪切试验、圆柱扭矩试验、模拟现场加载试验和计算机模拟仿真等。

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？。

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。

扭转试验报告总结

扭转试验报告总结引言本文将对扭转试验报告进行总结和分析。

扭转试验是一种用来评估材料的强度和韧性的常用方法。

本次扭转试验的目的是测试不同材料在受扭转力作用下的性能表现。

通过对试验结果的分析，可以了解材料的扭转强度、扭转刚度以及扭转断裂特性，进一步评估其在实际应用中的可行性。

方法本次扭转试验采用了标准的实验设置。

在试验过程中，选择了不同类型的材料进行测试。

每种材料都是经过精心制备的，并且尽可能保持了相似的尺寸和形状。

试样被夹紧在扭转试验机上，并施加一定的扭转力。

通过记录扭转力-角度曲线和断裂表面的形貌，可以对材料的扭转性能进行评估。

结果与分析根据试验数据，我们可以得出以下结论：1.材料A的扭转强度最高，达到了XXXXX。

2.材料B的扭转刚度较高，表明其在受扭转力作用下的抗变形能力较强。

3.材料C的断裂表面呈现出明显的韧性断裂特征，表明其在扭转过程中能够吸收较大的能量。

4.材料D的扭转强度略低，但具有较好的韧性。

5.在扭转试验过程中，材料E的性能表现较差，表明其在实际应用中需要加强强度。

结论通过以上分析，我们可以得出以下结论：1.材料A在受扭转力作用下表现出较高的强度，适用于承受扭转载荷较大的应用。

2.材料B具有较高的刚度，适用于需要抵抗变形的应用。

3.材料C具有良好的韧性，适用于需要吸收能量的应用。

4.材料D具有较好的综合性能，适用于各类扭转应用。

5.材料E的强度较低，在实际应用中需要谨慎选择或加强其强度特征。

综上所述，本次扭转试验的结果对于材料的选择和应用具有重要意义。

通过合理选择和调整材料，可以最大程度地满足实际应用的需求，并提高产品的质量和可靠性。

参考文献•[参考文献1]•[参考文献2]•[参考文献3]以上是对于扭转试验报告的总结和分析，希望对您有所帮助。

如有任何疑问或需要进一步的讨论，请随时与我们联系。

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。

材料切变模量G的测定

材料切变模量G的测定一、扭转试验扭转试验是一种常用的测定材料切变模量G的方法。

该方法通常使用一个扭转试样（通常为圆柱形），通过对试样加施扭转力来产生扭转应力和扭转应变。

根据试样的几何参数和力学方程，可以计算出材料的切变模量。

在进行扭转试验时，首先要选择合适的试样和试验设备。

试样的形状通常是圆柱形、圆盘形或圆环形，其尺寸应根据试验要求确定。

试验设备包括扭转机或扭振仪等，可通过控制扭转力或测量试样上的应变来获得相应的应力和应变。

接下来，将试样固定在扭转机或扭振仪上，并施加适度的扭转力。

通过在试验过程中测量扭转角度和应变，可以计算出试样的切变模量。

通常需要进行多组试验以获得准确的结果。

二、剪切应变测量法剪切应变测量法是另一种测定材料切变模量G的方法。

该方法通常使用剪切应变计进行测量。

剪切应变计是一种可以测量试样中的剪切应变的装置。

它由一种敏感元件和一个可变间距的夹具组成。

当试样受到剪切应力时，夹具会发生位移，由此可以计算得到剪切应变。

在进行剪切应变测量时，首先要将剪切应变计夹在试样上。

然后在试样上施加一定的剪切应力，通过测量夹具的位移或应变计的信号，可以计算出试样中的剪切应变。

最后，根据材料的几何参数和应变与应力的关系，可以计算出材料的切变模量。

三、弹性波传播法弹性波传播法是一种可以测定材料切变模量G的非破坏性方法。

该方法利用材料中弹性波的传播速度与材料的力学性质相关的特点，通过测量弹性波传播的速度来计算出材料的切变模量。

在进行弹性波传播试验时，通常使用超声波或激光等作为激励源。

通过在试样上产生弹性波，并用传感器测量弹性波传播的时间和距离，可以计算出弹性波的传播速度。

根据波的传播速度与材料的弹性性质之间的关系，可以计算出材料的切变模量。

总结：上述是几种常用的测定材料切变模量G的方法。

每种方法都有其特点和适用范围，选择合适的方法取决于具体的实验要求和试验条件。

通过测定材料的切变模量G，我们可以了解材料的抗剪性能，并用于材料的设计和工程应用中。

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。