材料力学金属扭转实验报告精编版
金属扭转实验报告
金属扭转实验报告金属扭转实验报告引言：金属材料是工业生产中最常用的材料之一，其力学性能对于产品的质量和可靠性至关重要。
在金属材料力学性能研究中，扭转实验是一种常用的实验方法，通过对金属试样进行扭转加载，可以获取材料的扭转强度、塑性变形能力和疲劳性能等重要参数。
本实验旨在通过对不同金属试样的扭转实验，探究金属材料的力学性能特点。
实验方法：1. 实验材料选择：本次实验选用了三种不同类型的金属材料，分别为铝合金、钢材和铜材。
这三种材料在工业中应用广泛，具有不同的力学性能特点。
每种材料都制备了10个相同尺寸的试样。
2. 实验装置：扭转实验使用扭转试验机进行，试验机具有精确的力和位移测量系统，能够准确记录试样在加载过程中的力学性能变化。
试样通过夹具固定在试验机上，然后扭转加载。
3. 实验步骤：(1) 将试样固定在夹具上，确保试样的中心轴与扭转试验机的转轴一致。
(2) 设置试验机的加载速度和加载范围，确保实验过程的可控性。
(3) 开始加载，记录试样的扭转力和位移数据。
(4) 当试样发生破坏或达到预设的加载条件时，停止加载，并记录试样的破坏形态。
实验结果与分析：1. 铝合金试样的扭转强度较低，破坏形态为断裂。
铝合金具有较好的塑性变形能力，在扭转过程中能够发生较大的变形，但其强度较低，容易发生断裂。
2. 钢材试样的扭转强度较高，破坏形态为塑性变形。
钢材具有较高的强度和较好的塑性变形能力，在扭转过程中能够承受较大的载荷而不发生断裂。
3. 铜材试样的扭转强度介于铝合金和钢材之间，破坏形态为塑性变形。
铜材具有较好的强度和塑性变形能力，但相对于钢材而言，其强度较低。
结论：通过本次实验，我们对铝合金、钢材和铜材的扭转性能进行了研究。
实验结果表明，不同类型的金属材料具有不同的力学性能特点。
铝合金具有较好的塑性变形能力，但强度较低；钢材具有较高的强度和塑性变形能力；铜材介于两者之间。
这些实验结果对于金属材料的选择和应用具有重要的指导意义，有助于提高产品的质量和可靠性。
材料力学金属扭转实验报告
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GG 1=T 1L φ1I P =43.81863×100×10−345.10207×9.817×10−10×180πPa =5.6703GPaG 2=T 2L φ2I P =96.08313×100×10−3895.0185×9.817×10−10×180πPa =0.62313GPaG 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 33=5.6703+0.62313+0.355013GPa =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=34×43.81863x10x10−32×9.817×10−10Pa =167.4MPa 强度极限：τb =34M2W b=34×106.4582x10x10−32×9.817×10−10Pa =406.65MPa2、铸铁强度极限：τb =M 0W b=53.17x10x10−32×9.817×10−10Pa =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。
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]](https://img.taocdn.com/s3/m/c85686fa0408763231126edb6f1aff00bfd57047.png)
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。
材料力学金属扭转实验报告定稿版
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。
金属材料扭转实验报告
金属材料扭转实验报告小组成员：谭晓霞张丽丽张贺郭超凡一、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sτ 、bτ 绘制φ−T 图，并比较两种材料的破坏情况及原因。
二、实验原理：圆轴扭转时横截面上的剪应力为最大剪应力产生在试件的横截面的边缘处,其值等于式中: T—截面上的扭矩pI—圆截面的极惯性矩pW—圆截面的抗扭截面模量由理论可知，圆轴扭转时其横截面上任意一点处于平面应力状态，沿与轴线夹角成45°的方向上的最大拉应力大小为由于各种材料抵抗剪切与抵抗拉伸的能力不同，因此不同材料的扭转破坏方式也不同，如图4.2所示。
低碳钢圆试件扭转到破坏时，已超过屈服阶段。
如对材料作理想塑性考虑（图4.3），此时截面上的剪应力的分布随着扭矩的增大趋于均匀，如图4.3（c）所示，假设应力为sτ（屈服极限），则这时截面上应力sτ与相应扭矩的Ts的关系为同理可计算塑性材料在扭转时的剪切强度极限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三、实验仪器1、扭转测试机2、游标卡尺四、试样NDW31000扭转试验机的试样夹持直径在8～40mm。
本试验使用标距L=100mm，标距部分直径d=10mm 的圆形截面标准试件五、实验步骤1、试样准备在试样标距段的两端及中间截面处，沿两相互垂直方向测量直径各一次，并计算各截面直径的算术平均值。
选用三个截面中平均直径的最小值计算试样截面的扭转截面系数。
2、实验机准备①估计载荷，确定载荷在试验机量程范围之内。
②打开试验机开关；打开计算机主机及显示屏。
③打开控制主程序，联机。
3、装夹试样①将试样轻夹于两夹头上，使试样的纵轴线与试验机夹头的轴线要重合。
②松开被动夹头，拧紧主动夹头。
在控制程序的试验界面中选“扭矩清零”。
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。
材料力学金属扭转实验报告
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， 点的位置不易精确判定，而 点的位置则较为明显。因此，一般均根据由 点测定的 来求扭转切应力 。当然这种计算方法也有缺陷，只有当实际的应力分布与图1-7c完全相符合时才是正确的，对塑性较小的材料差异是比较大的。从图1-6可以看出，当外力偶矩超过 后，扭转角 增加很快，而外力偶矩 增加很小， 近似于一条直线。因此，可认为横截面上的切应力分布如图1-7c所示，只是切应力值比 大。根据测定的试样在断裂时的外力偶矩 ，可求得抗扭强度为
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。
式中： 为试样在标距内的抗扭截面系数。
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 ，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，利用扭转试验机上的自动绘图装置绘出的 图如图1-3-2所示。当达到图中 点时， 与 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 ，如能测得此时相应的外力偶矩 ，如图1-3-3a所示，则扭转屈服应力为
2、试验机准备：按试验机→计算机→打印机的顺序开机，开机后须预热十分钟才可使用。根据计算机的提示，设定试验方案，试验参数。
3、装夹试件：
（1）先将一个定位环夹套在试件的一端，装上卡盘，将螺钉拧紧。再将另一个定位环夹套在试件的另一端，装上另一卡盘；根据不同的试件标距要求，将试件搁放在相应的V形块上，使两卡盘与V形块的两端贴紧，保证卡盘与试件垂直，以确保标距准确。将卡盘上的螺钉拧紧。
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。
材料力学金属扭转实验报告
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。
材料力学金属扭转实验报告
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。
金属扭转试验实验报告
一、实验目的1. 通过金属扭转试验，了解金属在扭转过程中的力学性能变化。
2. 测定金属材料的剪切屈服极限、剪切强度极限和切变模量。
3. 比较不同金属材料的扭转性能，分析其差异。
二、实验原理金属扭转试验是研究金属材料扭转性能的重要方法。
在扭转过程中，试样受到一对大小相等、方向相反的力矩作用，使试样产生扭转变形。
根据胡克定律和剪切应力与切变应力的关系，可以推导出金属材料的扭转力学性能指标。
三、实验设备与材料1. 实验设备：扭转试验机、游标卡尺、扭矩传感器、计算机等。
2. 实验材料：低碳钢、灰铸铁、铝等金属材料。
四、实验步骤1. 准备工作：检查实验设备是否完好，准备实验材料。
2. 试样制备：按照国家标准GB10128-2007《金属室温扭转试验方法》，制备圆形截面试样。
3. 试样测量：使用游标卡尺测量试样直径，计算试样抗扭截面系数。
4. 实验操作：a. 将试样安装在扭转试验机上，调整扭矩传感器，连接计算机。
b. 输入实验参数，如试样直径、材料类型等。
c. 启动实验，缓慢加载扭矩，观察试样变形情况。
d. 记录扭矩、扭转角等数据。
5. 实验结束：试样扭断后，取下试样，测量断口尺寸，计算剪切强度极限。
五、实验数据与处理1. 实验数据：记录扭矩、扭转角、试样直径、抗扭截面系数等数据。
2. 数据处理：a. 绘制扭矩-扭转角曲线，分析金属材料的扭转性能。
b. 计算剪切屈服极限、剪切强度极限和切变模量。
c. 比较不同金属材料的扭转性能，分析其差异。
六、实验结果与分析1. 实验结果：a. 低碳钢的剪切屈服极限为XXX MPa，剪切强度极限为XXX MPa，切变模量为XXX GPa。
b. 灰铸铁的剪切屈服极限为XXX MPa，剪切强度极限为XXX MPa，切变模量为XXX GPa。
c. 铝的剪切屈服极限为XXX MPa，剪切强度极限为XXX MPa，切变模量为XXX GPa。
2. 分析：a. 低碳钢的扭转性能较好，剪切屈服极限和剪切强度极限较高，切变模量较大。
金属材料的扭转实验报告
金属材料的扭转实验报告金属材料的扭转实验报告引言金属材料是工程领域中广泛应用的一类材料，其力学性能对于工程设计和材料选择具有重要的意义。
本实验旨在通过扭转实验来研究金属材料的力学行为和材料性能，为工程实践提供参考。
一、实验目的本实验的主要目的是通过扭转实验，研究金属材料在扭转加载下的力学行为和材料性能，包括材料的刚度、强度、塑性变形等方面的特性。
二、实验原理扭转实验是通过施加扭矩来加载金属材料，使其发生扭转变形。
扭转实验中，材料受到的扭矩与扭角之间的关系可以用扭转弹性模量和剪切应力来描述。
扭转弹性模量是材料在弹性阶段扭转变形时的比例系数，剪切应力则是材料受到的扭矩与截面积之比。
三、实验步骤1. 准备工作：选择一块金属样品，将其加工成圆柱形，并测量其长度和直径，计算出截面积。
2. 搭建实验装置：将金属样品固定在扭转试验机上，确保其能够自由扭转。
3. 施加加载：通过扭矩传感器施加扭矩，同时记录下扭矩和扭角的变化。
4. 数据处理：根据实验数据计算出扭转弹性模量和剪切应力，并绘制相应的应力-应变曲线。
四、实验结果与讨论通过实验得到的数据可以得出金属材料的扭转弹性模量和剪切应力。
扭转弹性模量是材料在弹性阶段扭转变形时的比例系数，可以反映材料的刚度。
剪切应力则是材料受到的扭矩与截面积之比，可以反映材料的强度。
根据实验结果，我们可以观察到金属材料在扭转加载下的力学行为。
在加载初期，材料的扭转弹性模量较高，表现出较大的刚度，扭转变形较小。
随着加载的增加，材料逐渐进入塑性变形阶段，扭转弹性模量下降，塑性变形增加。
当达到一定扭矩时，材料会发生破坏，出现断裂现象。
五、结论通过本实验，我们研究了金属材料在扭转加载下的力学行为和材料性能。
实验结果表明，金属材料在扭转加载下具有一定的刚度和强度，同时也具有一定的塑性变形能力。
这些性能对于工程设计和材料选择具有重要的意义。
六、实验总结本实验通过扭转实验研究了金属材料的力学行为和材料性能，为工程实践提供了参考。
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。
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报告标题：材料力学金属扭转实验摘要：本实验旨在探究金属材料在扭转加载下的力学性能，并通过实际测量数据分析验证材料力学的相关理论。
实验通过制备试样、设计测试装置、施加扭转力、测量材料的应变和转动角度等步骤完成。
实验结果表明，金属材料在扭转过程中呈现出线性弹性行为，并根据实测数据计算得到了杨氏模量和剪切模量等材料力学参数。
关键词：材料力学、金属扭转、应变、转动角度、弹性行为、杨氏模量、剪切模量引言：金属材料是工程领域中常用的材料之一，其力学性能的研究对于提高材料的应用性能、设计结构的可靠性有着重要意义。
材料力学的研究主要包括拉伸、压缩、扭转等，本实验主要关注金属材料在扭转加载下的力学性能。
扭转是指通过对材料施加扭转矩，使其绕轴转动一定角度的过程。
通过测量应变和转动角度等参数，可以计算得到杨氏模量和剪切模量等材料力学性质的参数。
实验目的：1.了解金属材料在扭转加载下的力学性能。
2.掌握金属材料力学实验的基本操作流程。
3.熟悉测量应变和转动角度的相关方法。
4.计算得到金属材料的杨氏模量和剪切模量。
实验原理：金属材料在扭转加载下的力学行为可以用材料力学的相关理论进行描述。
杨氏模量是指材料的拉伸应力和应变之间的比值，可以用来衡量材料的刚度。
剪切模量是指材料在剪切应力作用下所表现出的抗剪切性能。
实验装置及试样制备：本实验采用扭转仪作为实验装置，配有测力传感器和角度测量装置。
所用试样为金属圆管，长度为L，外径为D，厚度为δ，可以通过所施加的扭转角度的测量反映材料的力学性能。
实验步骤：1.制备金属圆管试样：根据要求切割金属圆管，并记录其几何参数。
2.安装试样：将金属圆管试样安装在扭转仪上，并保证试样与仪器的接触面完全平行。
3.调整扭转仪：调整扭转仪使其垂直于试样轴线，并调节扭转仪的零位。
4.校准测力传感器：根据实验装置的要求对测力传感器进行校准。
5.施加扭转力：根据实验设计的负荷标准和实验要求，施加扭转力，并记录施加扭转力的数值。
(2023)金属材料的扭转实验报告(一)
(2023)金属材料的扭转实验报告(一)(2023)金属材料的扭转实验报告实验目的•了解金属材料的扭转性能•掌握扭转实验的基本操作和流程•探究金属材料的力学性质对其扭转性能的影响实验原理金属材料的扭转性能与其抗扭转强度、剪切模量等力学性质密切相关。
扭转实验的基本原理是在金属杆的两端施加相反的扭矩，使其发生变形，并测量扭矩和扭转角度之间的关系，推导出金属材料的力学性质。
实验器材•扭转实验机•金属杆样品实验步骤1.将金属杆样品固定在扭转实验机上，确定扭转轴。
2.根据实验要求，在样品的两端施加相反的扭矩，使其发生扭转变形。
3.测量扭矩和扭转角度，记录数据。
4.根据测量的数据，计算出金属材料的扭转模量、抗扭转强度等参数。
实验结果经过多次实验与数据处理，我们得出了以下的实验结果：•样品扭转角度与扭矩呈线性关系•材料的抗扭转强度随材料的强度和硬度增加而升高•材料的扭转模量随材料的强度和硬度增加而降低实验结论本次实验通过对金属材料的扭转实验，我们深入了解了金属材料的扭转性能，并发现了其与材料力学性质之间的密切关系。
同时，我们也掌握了扭转实验的基本操作和流程，为以后的实验提供了很大的帮助。
实验分析从实验结果可以看出，金属材料的扭转性能受到多个因素的影响。
抗扭转强度是材料的一种重要性能指标，其大小决定了材料在实际应用中最大可承受的扭转力矩。
与此同时，材料的硬度和强度也影响其扭转性能，硬度大的材料对扭转的抵抗力相对较大，但其扭转变形程度可能随之降低。
因此，在选择材料时，需要综合考虑多个因素，以保证材料在实际应用中具有较好的性能表现。
实验不足本次实验还存在着一些不足之处。
首先，实验数据量较少，其可靠性有待进一步提高。
其次，我们并没有对不同材料的扭转性能进行对比分析，这可能导致实验结果的局限性。
因此，需要在今后的实验中进一步完善实验方案，提高实验数据的可靠性，同时开展更加广泛的材料扭转试验，以期获得更加全面的实验结论。
材料力学金属扭转实验报告
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。
金属材料扭转实验报告
3．2 金属材料的扭转实验
一、实验目的
1. 观察并比较低碳钢和铸铁材料扭转变形现象及破坏形式。
2. 测定低碳钢的剪切屈服极限τS和剪切强度极限τb。
3. 测定铸铁的剪切强度极限τb。
二、实验主要设备及实验原理
1. 主要设备：改装后的NJ－50B型扭转试验机，
2. 实验原理：圆形截面试件承受扭转时，材料处于纯剪应力状态，因此常用扭转试验来分析研究不同材料在纯剪应力作用下的机械性质。
三、实验数据记录及处理
1. 实验前试件尺寸记录
2. 实验记录及计算结果
四、问题思考
1.比较两种材料破坏后的断口形式，并解释其破坏的原因。
2.根据拉伸、压缩和扭转三种试验结果，综合分析低碳钢和铸铁材料的机械性质。
3.解释铸铁扭转破坏断裂面为何是45°螺旋面而不是45°平面。
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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 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。
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。
由于 ，因此，由上式可以得到
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， 点的位置不易精确判定，而 点的位置则较为明显。因此，一般均根据由 点测定的 来求扭转切应力 。当然这种计算方法也有缺陷，只有当实际的应力分布与图1-7c完全相符合时才是正确的，对塑性较小的材料差异是比较大的。从图1-6可以看出，当外力偶矩超过 后，扭转角 增加很快，而外力偶矩 增加很小， 近似于一条直线。因此，可认为横截面上的切应力分布如图1-7c所示，只是切应力值比 大。根据测定的试样在断裂时的外力偶矩 ，可求得抗扭强度为
【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 ，低碳钢的扭转屈服应力为
2.测定灰铸铁扭转时的强度性能指标
对于灰铸铁试样，只需测出其承受的最大外力偶矩 （方法同2），抗扭强度为
由上述扭转破坏的试样可以看出：低碳钢试样的断口与轴线垂直，表明破坏是由切应力引起的；而灰铸铁试样的断口则沿螺旋线方向与轴线约成 角，表明破坏是由拉应力引起的。
【实验步骤】
一、低碳钢
1、试件准备：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。在低碳钢试件表面画上一条纵向线和两条圆周线，以便观察扭转变形。
（2）先按“对正”按键，使两夹头对正。如发现夹头有明显的偏差，请按下“正转”或“反转”按键进行微调。将已安装卡盘的试件的一端放入从动夹头的钳口间，扳动夹头的手柄将试件夹紧。按“扭矩清零”按键或试验操作界面上的扭矩“清零”按钮。推动移动支座移动，使试件的头部进入主动夹头的钳口间。先按下“试件保护”按键，然后慢速扳动夹头的手柄，直至将试件夹紧。
42.5016
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
所以，
三、计算低碳钢和铸铁的剪切强度极限
1、低碳钢：
屈服极限：
强度极限：
2、铸铁
强度极限：
端口形状：
低碳钢 铸铁
【实验思考】
第一次测量
第二次测量
平均值
L
61.55mm
61.57mm
61.56mm
注：第二次实验修正标距为100
3.线性阶段相关数据
当处于线性阶时,有
扭矩M(N·m)
扭角ψ(°)
相对扭角ψ0(°)
43.81863
53.48196
45.10207
二.铸铁扭转
1.铸铁直径d测量
第一次测量
第二次测量
平均值
上部
10.00mm
6、试验结束：试验结束后，清理好机器，以及夹头中的碎屑，关断电源。
【实验数据与数据处理】
一.低碳钢扭转
1.低碳钢直径D测量
第一次测量
第二次测量
平均值
上部
10.00mm
10.00mm
10.00mm
中部
10.00mm
10.00mm
10.00mm
下部
10.00mm
10.00mm
10.00mm
2.：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。在低碳钢试件表面画上一条纵向线和两条圆周线，以便观察扭转变形。
2、试验机准备：按试验机→计算机→打印机的顺序开机，开机后须预热十分钟才可使用。根据计算机的提示，设定试验方案，试验参数。
3、装夹试件：启动扭转试验机并预热后,将试件一端固定于机器,按"对正"按钮使两夹头对正后,推动移动支座使试件头部进入钳口间.
4、开始试验：按“扭转角清零”按键，使电脑显示屏上的扭转角显示值为零。按“运行”键，开始试验。
5、记录数据：试件断裂后，取下试件，观察分析断口形貌和塑性变形能力，填写实验数据和计算结果。
LoadV
5.0063
7.5030
10.003
12.530
15.006
17.492
20.001
22.517
PosV
0.9559
1.3385
1.6882
2.0167
2.3219
2.6218
2.9053
3.1942
LoadV
25.008
27.500
30.022
32.519
35.011
37.506
40.014
2、试验机准备：按试验机→计算机→打印机的顺序开机，开机后须预热十分钟才可使用。根据计算机的提示，设定试验方案，试验参数。
3、装夹试件：
（1）先将一个定位环夹套在试件的一端，装上卡盘，将螺钉拧紧。再将另一个定位环夹套在试件的另一端，装上另一卡盘；根据不同的试件标距要求，将试件搁放在相应的V形块上，使两卡盘与V形块的两端贴紧，保证卡盘与试件垂直，以确保标距准确。将卡盘上的螺钉拧紧。
10.00mm
10.00mm
中部
10.00mm
10.00mm
10.00mm
下部
10.00mm
10.00mm
10.00mm
【实验结果分析】
一、低碳钢数据处理
1、验证线性阶段的数据是否为一条直线，以验证比例极限内的扭转角公式
根据Original Data,运用matlab拟合实验数据
则选取数据如下表
数据
（3）将扭角测量装置的转动臂的距离调好，转动转动臂，使测量辊压在卡盘上。
4、开始试验：按“扭转角清零”按键，使电脑显示屏上的扭转角显示值为零。按“运行”键，开始试验。
5、记录数据：试件断裂后，取下试件，观察分析断口形貌和塑性变形能力，填写实验数据和计算结果。
6、试验结束：试验结束后，清理好机器，以及夹头中的碎屑，关断电源。
式中： 为试样在标距内的抗扭截面系数。
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 ，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，利用扭转试验机上的自动绘图装置绘出的 图如图1-3-2所示。当达到图中 点时， 与 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 ，如能测得此时相应的外力偶矩 ，如图1-3-3a所示，则扭转屈服应力为
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。
经过 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 为
图1-3-2低碳钢的扭转图
（a） （b） （c）
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