材料力学金属扭转实验报告
材料力学扭转实验报告
材料力学扭转实验报告
本次实验旨在探究不同材料的扭转特性，并使用扭转实验仪器记录其扭转角度和材料的弹性模量，以深入了解材料力学的基本性质和特点。
实验装置包括一个旋转机构、一组夹具与给定标准的扭力装置。
为了保证本次实验的准确性，首先需要校准扭转实验仪器，以确保其在不同扭转角度下的读数准确可靠。
在实验过程中，我们选用了三种材料进行扭转实验：钢、铜和铝。
实验以钢为第一个实验材料。
首先，将钢杆放置于夹具之间，用扭力装置施加一个恒定的扭矩，并在旋转机构上逐渐增加扭转角度，记录下材料在不同扭转角度下的扭转角度和扭力值。
整个实验过程需要反复进行多次，记录扭转角度和扭力值的平均值，以减小误差。
接下来进行铜杆的实验。
操作步骤同上，将铜杆放置于夹具之间，施加恒定扭矩，逐渐增加扭转角度，记录扭转角度和扭力值并取平均值。
最后进行铝杆的实验，仍按照同样的操作步骤进行。
实验结果表明，随着扭转角度的逐渐增加，材料的扭转角度和弹性模量发生变化。
三种材料的弹性模量分别如下：钢为1.96×1011N/m2，铜为1.05×1011N/m2，铝为
6.00×1010N/m2。
由此可见，钢的弹性模量最大，铝的弹性模量最小，这与各自的材料性质和组成有关。
实验中还发现，位移角度与扭转角度呈正相关关系，即随着扭转角度的增加，位移角度也随之增加。
同时，不同材料的弹性模量存在较大差异，这说明在实际应用中，选择不同材料需要根据其其材料性质来进行权衡，进而确定合适的使用场景和条件，以确保其能够满足预期的设备要求。
金属材料扭转实验
矩的增大趋于均匀，如图 4.3（c）所示，假设应力为τ s （屈服极限），则这 时截面上应力τ s 与相应扭矩的Ts 的关系为
τs
=
3TS 4WP
图 4.2
T
(a)
(b)
(c)
Tb Ts
图 4.3 扭转试件在不同扭矩下横截面应力图
图 4.4
同理可计算塑性材料在扭转时的剪切强度极限
τb
=
3Tb 4W p
对于铸铁等脆性材料在扭转至破坏时，因其变形较小无屈服现象，故可 近似地用弹性应力公式进行计算，若破坏时的扭矩为Tb ，则得到剪切强度极 限为
τb
=
Tb Wp
-3-
三、仪器与设备
1、扭转试验机 2、游标卡尺
四、实验方法与步骤
1、量好试件尺寸（直径 d ）后，将试件安装于机器夹头中，可在试件上 画上一条纵向粉笔线，以观察它的变形。
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
-1-
实验四 金属材料扭转实验
一、实验目的
扭转实验是了解材料抗剪能力的一项基本实验，本实验着重了解塑性材 料（低碳钢）和脆性材料（铸铁）受扭转时的机械性能，测定τ s 、τ b 绘制 T − φ 图，并比较两种材料的破坏情况及原因。
扭转实验过程中，试件的断面形状几乎一直不变，无颈缩现象，变形较 均匀，可以较准确地测定试件变形及瞬时破坏应力。
材料力学金属扭转实验报告[5篇范例]
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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
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。
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。
材料力学扭转实验报告
材料力学扭转实验报告一、实验目的。
本实验旨在通过材料力学扭转实验，探究材料在扭转加载下的力学性能，了解材料在扭转过程中的变形规律，为工程应用提供参考依据。
二、实验原理。
材料在扭转加载下的应力和应变关系可由以下公式描述：\[ τ = \frac{T \cdot r}{J} \]\[ γ = \frac{θ \cdot r}{L} \]式中，τ为剪应力，T为扭矩，r为半径，J为极化面积惯性矩，γ为剪应变，θ为扭转角度，L为长度。
三、实验装置。
本实验采用扭转试验机进行扭转实验，实验装置包括扭转试验机、扭转夹具、力传感器、位移传感器等。
四、实验步骤。
1. 将试样装入扭转夹具中，并固定好。
2. 调整扭转试验机，使其处于工作状态。
3. 开始施加扭转力，记录下扭转角度和扭矩的变化。
4. 持续施加扭转力，直至试样发生破坏或达到设定的扭转角度。
五、实验数据处理。
1. 根据实验记录的扭转角度和扭矩数据，绘制扭转曲线。
2. 通过扭转曲线，计算出试样的剪应力-剪应变曲线。
3. 分析试样在扭转加载下的力学性能，如极限剪应力、屈服剪应力等。
六、实验结果与分析。
通过对实验数据的处理和分析，得到了试样在扭转加载下的力学性能参数。
根据实验结果，可以得出试样的扭转强度、剪切模量等力学性能指标，为材料的工程应用提供了重要参考。
七、实验结论。
本实验通过材料力学扭转实验，深入了解了材料在扭转加载下的力学性能，得到了试样的力学性能参数，为工程设计和材料选用提供了重要参考。
八、实验总结。
本实验通过扭转实验，深化了对材料力学的理解，掌握了材料在扭转加载下的力学性能特点，为工程实践提供了重要的理论支持。
通过本次实验，我深刻认识到了材料力学扭转实验在工程领域的重要性，也加深了对材料力学理论的理解和应用。
希望今后能够继续深入学习和探索材料力学领域，为工程实践和科学研究做出更多贡献。
扭转实验报告
扭转实验报告摘要：本次扭转实验主要考察了金属杆的扭转弹性和塑性变形特性。
通过对实验数据的分析，得出了杆的杨氏模量和屈服点。
实验结果表明，金属杆在一定范围内具有较好的弹性特性，但在超过其屈服点后，杆将发生塑性变形。
介绍：扭转实验是一种常用的力学实验，它能够管窥物质的一些属性，如强度、塑性和弹性等。
在本次实验中，我们将研究金属杆的扭转性能，以了解材料的性质，为实际应用提供指导。
实验过程：1. 实验仪器准备：本次实验主要使用扭转弹簧、细杆、千分尺、游标卡尺等工具。
2. 样品制备：将金属杆置于扭转弹簧中，用千分尺和游标卡尺测量出杆的直径和长度，并计算出横截面积。
3. 装置校准：将扭转弹簧固定在一个转动机构上，并将预备好的样品固定在转动手柄上。
4. 实验操作：控制扭簧的扭转角度，保持恒定的转动速度，记录下杆的变形数据。
5. 数据处理：分析实验结果，计算出杆的杨氏模量和屈服点。
实验结果：通过实验数据的处理和分析，我们得到了以下结论：1. 杆的杨氏模量为x N/m²。
2. 杆的屈服点为x N/m²。
3. 杆在未达到屈服点时表现出较好的弹性特性，但在超过其屈服点后，杆将发生塑性变形。
结论：本次实验成功地测量出杆的杨氏模量和屈服点。
通过实验数据的分析，我们发现，金属杆具有较强的弹性和一定的塑性，但在超过其屈服点后，其将发生塑性变形。
在实际应用中，我们需要根据材料的性质，合理选取材料，以保证产品的质量和安全性。
因此，扭转实验是一项非常有用的力学实验，可以帮助我们更好地了解材料的性质，为产品的设计和制造提供指导。
金属轴向拉压和扭转实验报告_工程力学
金属材料轴向拉伸、压缩实验预习要求：1、 复习教材中有关材料在拉伸、压缩时力学性能的内容；2、 预习本实验内容及微控电子万能试验机的原理和使用方法；一、实验目的1、观察低碳钢在拉伸时的各种现象，并测定低碳钢在拉伸时的屈服极限s σ，强度极限b σ，延伸率δ和断面收缩率； 2、 观察铸铁在轴向拉伸时的各种现象；3、 观察低碳钢和铸铁在轴向压缩过程中的各种现象；4、 掌握微控电子万能试验机的操作方法。
二、实验设备与仪器1、 微控电子万能试验机；2、 游标卡尺。
三、试件试验表明，试件的尺寸和形状对试验结果有影响。
为了便于比较各种材料的机械性能，国家标准中对试件的尺寸和形状有统一规定。
根据国家标准（GB6397—86），将金属拉伸比例试件的尺寸列表如下：d 0=10mm ，标距l 0=100mm.。
本实验的压缩试件采用国家标准（GB7314-87d 0=2, d 0=10mm, h =20mm (图二)。
图二图一四、实验原理和方法（一）低碳钢的拉伸试验实验时，首先将试件安装在试验机的上、下夹头内，并在实验段的标记处安装引伸仪，以测量试验段的变形。
然后开动试验机，缓慢加载，同时，与试验机相联的微机会自动绘制出载荷—变形曲线（F —l 曲线，见图三）或应力—应变曲线（—曲线，见图四）。
随着载荷的逐渐增大，材料呈现出不同的力学性能：1、线性阶段在拉伸的初始阶段，—曲线为一直线，说明应力与应变成正比，即满足胡克定律。
线性段的最高点称为材料的比例极限（p ），线性段的直线斜率即为材料的弹性模量E 。
若在此阶段卸载，应力应变曲线会沿原曲线返回，载荷卸到零时，变形也完全消失。
卸载后变形能完全消失的应力最大点称为材料的弹性极限（e ）。
一般对于钢等许多材料，其弹性极限与比例极限非常接近。
2、屈服阶段超过比例极限之后，应力与应变不再成正比，当载荷增加到一定值时，应力几乎不变，只是在某一微小范围内上下波动，而应变却急剧增长，这种现象称为屈服。
材料力学金属扭转实验报告
材料力学金属扭转实验报告————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：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b τ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0.02mm 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0.4kw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es M ，低碳钢的扭转屈服应力为pess 43W M =τ 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eb M ，低碳钢的抗扭强度为pebb 43W M =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-e M 图如图1-3-2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1-3-3a 所示，则扭转屈服应力为pep s W M =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s T 为OϕM e ABCM epM esM eb图1-3-2 低碳钢的扭转图τsTτsTτsT（a ）p T T =（b ）s p T T T << （c ）s T 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 s 3d/22s d/2s s 3412d 2d 2ττπρρπτρπρρτW d T ====⎰⎰由于es s M T =，因此，由上式可以得到pes s 43W M =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。
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。
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。
金属拉伸扭转实验报告
金属拉伸扭转实验报告金属拉伸扭转实验报告引言金属材料是工业中最常用的材料之一，了解金属材料的力学性能对于工程设计和材料选择至关重要。
本实验旨在通过金属拉伸和扭转实验，探究金属材料的力学行为，并分析其力学性能。
实验材料和方法本次实验选择了常见的金属材料——铁。
实验中使用的仪器设备包括拉伸试验机和扭转试验机。
首先，将铁材料制成标准试样，分别用于拉伸和扭转实验。
然后，将试样固定在试验机上，并进行相应的拉伸和扭转实验。
拉伸实验中，逐渐增加载荷，记录下载荷与试样伸长量之间的关系。
扭转实验中，逐渐增加扭转力矩，记录下扭转力矩与试样扭转角之间的关系。
实验结果与讨论拉伸实验结果显示，随着载荷的增加，试样开始发生塑性变形，伸长量逐渐增加。
当载荷达到一定值时，试样发生断裂。
通过实验数据的分析，可以得到应力-应变曲线，进而计算出金属的屈服强度、抗拉强度和断裂强度等力学性能参数。
此外，还可以通过拉伸实验了解金属的延展性和韧性。
扭转实验结果显示，随着扭转力矩的增加，试样开始发生塑性变形，扭转角逐渐增加。
当扭转力矩达到一定值时，试样发生断裂。
通过实验数据的分析，可以得到扭转刚度和扭转强度等力学性能参数。
此外，还可以通过扭转实验了解金属的抗扭性能。
综合分析通过对金属的拉伸和扭转实验，我们可以得到金属的力学性能参数，进而评估其适用范围和应用场景。
例如，在工程设计中，我们需要选择适合承受拉伸载荷的金属材料，因此需要了解金属的屈服强度和抗拉强度。
另外，在某些特定工况下，需要考虑金属材料的抗扭性能，以确保其在扭转载荷下的稳定性。
此外，金属的力学性能还与其微观结构密切相关。
通过拉伸和扭转实验，我们可以观察到金属试样的塑性变形和断裂行为，从而了解金属内部的晶体结构变化。
这对于理解金属的力学行为和改善金属材料的性能具有重要意义。
结论金属的拉伸和扭转实验是了解金属材料力学性能的重要手段。
通过实验可以得到金属的力学性能参数，评估其适用范围和应用场景。
金属材料的扭转实验
实 验 步 骤
03 测量试件直径（D=10mm）,标距（l=150mm）,百分表触头到试
件轴线的距离R=100mm,以及力臂长度L=200mm。
04 百分表调零。用手轻轻压砝码盘，使百分表指针能够转动且松开手
后，百分表指针能够回到原来位置，然后转动表盘使指针对准零。
05 挂砝码逐级加载（每个砝码质量为1Kg），采用3级加载，并记录
加载臂：L=200mm
2、机电百分表：量程：10mm，精度：0.01mm
实验项目名称二：低碳钢材料G值的测定
实验装置、试件（简图及原始尺寸）
转角仪标距 l=150mm
l=150mm
加载臂 L=200mm
1、 台架 3 2 1 5 4
2、转角仪 3、百分表 4、试件 5、砝码及托盘
圆轴直径D=10mm
G
M n L0 I p
实验按照等间隔分级加扭矩的方法进行，由扭角仪测得相应的扭转角增量，即可求得。
实验项目名称二：低碳钢材料G值的测定
01 02
把扭角仪夹具套在试件标距为的A、B两截面处，并拧紧 固定螺钉（实验室已安装好）。 将安装好扭角仪的试件一端安装在固定支座上，另一端安装在可转 动支座上，安装好加荷臂及百分表，安装时注意百分表套筒松紧是 否适度（过紧，不能与试件一起变形，过松，固定不住，实验室安 装好）。
实验项目名称一：金属材料的扭转实验
实验步骤——SmartTest操作部分
第 一 步 ： 打 开 Smart Test 菜单栏 状态栏
扭距、扭角 显示板
主 界 面
曲线板
控制板
实验项目名称一：金属材料的扭转实验
实验步骤——SmartTest操作部分
录第 入二 试步 件： 信打 息开 数 据 板 ， 点 击 “ ” 摁 钮 ，
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。
金属材料扭转实验
金属材料扭转实验一、实验目的a)观察低碳钢和铸铁在扭转时的各种现象；b)掌握扭转试验机的操作方法。
二、实验设备与仪器1.扭转试验机2.游标卡尺三、试件试验表明，试件的尺寸和形状对试验结果有影响。
为了便于比较各种材料的机械性能，国家标准中对试件的尺寸和形状有统一规定。
根据国家标准（GB6397—86），将金属拉伸比例试件的尺寸列表如下：图一四、实验原理和方法实验时，首先将试件安装在试验机的左、右夹头内，并在试件实验段表面沿轴线方向划一条直线，以观察试验段的变形。
然后开动试验机，缓慢加载，同时，自动绘图装置绘制出扭矩—转角曲线（T—ϕ曲线）。
低碳钢试件受扭时，在加载开始段，从T—ϕ曲线可以看出，扭矩与转角成正比，即满足扭转虎克定律。
当载荷达到一定程度时，低碳钢试件发生明显的屈服现象，即扭矩不增加，而转角不断增大。
过了屈服阶段后，试件抵抗变形的能力又有所加强，到最后试件被连续扭转几圈后才沿着与轴线方向垂直的截面被剪断，这说明，导致低碳钢试件破坏的原因是扭转切应力。
铸铁试件受扭时，整个过程变形不明显，启动扭转试验机后不久，试件就发生断裂破坏，断口为沿着与轴线成45o 方向的螺旋面，这说明导致铸铁试件扭转破坏的原因是拉应力。
五、实验结果处理1. 低碳钢扭转极限强度：τππ-⋅===≈⨯⨯333135.60690.61(1010)1616b b b T T T N mMPa W D m 2. 铸铁扭转极限强度：τππ-⋅===≈⨯⨯33359.298302.00(1010)1616b b b T T T N mMPa W D m 低碳钢铸铁。
金属轴向拉压和扭转实验报告_工程力学
金属材料轴向拉伸、压缩实验预习要求：1、复习教材中有关材料在拉伸、压缩时力学性能的内容；2、预习本实验内容及微控电子万能试验机的原理和使用方法；一、实验目的1、观察低碳钢在拉伸时的各种现象，并测定低碳钢在拉伸时的屈服极限s σ，强度极限b σ，延伸率δ和断面收缩率?； 2、 观察铸铁在轴向拉伸时的各种现象；3、 观察低碳钢和铸铁在轴向压缩过程中的各种现象；4、 掌握微控电子万能试验机的操作方法。
二、实验设备与仪器1、微控电子万能试验机；2、游标卡尺。
三、试件试验表明，试件的尺寸和形状对试验结果有影响。
为了便于比较各种材料的机械性能，国家标准中对试件的尺寸和形状有统一规定。
根据国家标准（GB6397—86），将金属拉伸比例试件的尺寸列表如下：d 0=10mm ，标距l 0=100mm.。
本实验的压缩试件采用国家标准（GB7314-87）d 0=2,d 0=10mm, h =20mm (图二)。
图二图一四、实验原理和方法（一）低碳钢的拉伸试验实验时，首先将试件安装在试验机的上、下夹头内，并在实验段的标记处安装引伸仪，以测量试验段的变形。
然后开动试验机，缓慢加载，同时，与试验机相联的微机会自动绘制出载荷—变形曲线（F —?l 曲线，见图三）或应力—应变曲线（?—?曲线，见图四）。
随着载荷的逐渐增大，材料呈现出不同的力学性能：1、线性阶段在拉伸的初始阶段，?—?曲线为一直线，说明应力?与应变?成正比，即满足胡克定律。
线性段的最高点称为材料的比例极限（?p ），线性段的直线斜率即为材料的弹性模量E 。
若在此阶段卸载，应力应变曲线会沿原曲线返回，载荷卸到零时，变形也完全消失。
卸载后变形能完全消失的应力最大点称为材料的弹性极限（?e ）。
一般对于钢等许多材料，其弹性极限与比例极限非常接近。
2、屈服阶段超过比例极限之后，应力与应变不再成正比，当载荷增加到一定值时，应力几乎不变，只是在某一微小范围内上下波动，而应变却急剧增长，这种现象称为屈服。
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材料力学金属扭转实验
报告
Document number：PBGCG-0857-BTDO-0089-PTT1998
满足线性关系
二、计算低碳钢模量G
G 1=T 1L φ1I P =43.81863×100×10−345.10207×9.817×10−10×180πPa =5.6703GPa
G 2=T 2L φ2I P =96.08313×100×10−3895.0185×9.817×10−10×180πPa =0.62313GPa
G 3=T 3L φ3I P =105.35714×100×10−31732.0889×9.817×10−10×180πPa =0.35501GPa
所以，G =∑G i n i=1=G 1+G 2+G 3
3
=
5.6703+0.62313+0.35501
3
GPa =2.21615GPa
三、计算低碳钢和铸铁的剪切强度极限b 1、低碳钢：
屈服极限：τs =34M 1W b
=3
4×
43.81863x10x10−32×9.817×10−10Pa =167.4MPa 强度极限：τb =34M
2W b
=3
4×
106.4582x10x10−32×9.817×10−10
Pa =406.65MPa
2、铸铁
强度极限：τb =M 0
W b
=53.17x10x10−3
2×9.817×10−10Pa =270.8MPa
端口形状：
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。
铸铁扭转形变小，没有屈服阶段，断口为和轴线成约45°的螺旋形曲面，为拉应力破坏。
4、铸铁扭转破坏断口的倾斜方向与外加扭转的方向有无直接关系为什么。