微机控制扭转试验机
3-5 扭转试验报告模版
实验五 低碳钢、铸铁扭转试验和G 值测量工程上的构件除了受到拉伸、压缩、剪切的载荷作用外，还受到扭矩的作用，像电机、发动机的轴，以及一些曲杆构件，它们都承受着扭矩荷载的作用。
为了更好设计这些构件，必须掌握材料在扭矩作用下的力学性能。
因此进行材料的扭转试验是工程材料力学试验的重要内容之一。
一、试验目的（1）测定低碳钢的切变模量G （也叫剪变模量，或剪切弹性模量）。
（2）测定低碳钢的剪切屈服极限s τ和抗扭强度b τ。
（3）测定铸铁的抗扭强度b τ。
（4）比较低碳钢和铸铁的扭矩－转角曲线，以及破坏特征。
二、仪器设备与工具（1）微机控制扭转试验机ND －500C ，或其他扭转试验机。
（2）扭角仪。
（3）游标卡尺等。
三、试样据国家标准《金属室温扭转试验方法》GB10128－88，圆形试样的形状和尺寸见图3－19。
试样的头部及尺寸适合试验机夹持。
推荐mm 100=d ，500=l 或m m 100，70=c l 或m m 120。
如采用其他0d 值，则002d l l c +=。
图3－19 圆形扭转试样圆形试样尺寸的量测应在标距两端及中间处的2个相互垂直的方向上各测一次直径，取其算术平均值。
采用测量扭矩、扭转角以确定切变模量G 时，计算式中的极惯性矩p I 应按3处测得的直径的平均值计算。
抗扭强度b τ测定，剪切屈服点s τ、su τ、sl τ测定，以及规定非比例扭转应力p τ测定，所涉及到的截面系数W ，则按在3处测得的平均直径中的最小值计算。
四、试验原理φ低碳钢的扭矩－扭角曲线见图3－20（a ）。
在弹性直线段，扭矩T 作用下的扭转变形为：pGI Tl 0=φ （3－28） 圆截面上的剪应力τ的分布如图3－20（b ）所示。
（a ） （b ） （c ） （d ）图3－20 扭转试验曲线及截面上的应力分布1．切变模量G 测定根据国家标准，G 的测定可用图解法，即根据记录的φ-T 曲线，读取直线段上相应的扭矩和扭角增量，然后代入下式计算G 值。
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。
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。
微机控制扭转试验机实验方法
微机控制扭转试验机实验方法
微机控制扭转试验机是一种用于测试材料扭转性能的设备，它可以通过微机控制来实现对试验过程的精确控制和数据采集。
在进行扭转试验时，需要按照以下步骤进行操作：
1. 准备试样：根据所需的试验标准，选择合适的试样尺寸和材料，并进行加工和制备。
2. 安装试样：将试样安装在扭转试验机的夹具上，并调整夹具的位置和角度，使试样能够在扭转试验机的转动下保持稳定。
3. 设置试验参数：通过微机控制系统，设置试验参数，包括扭转速度、扭转角度、试验温度等。
4. 开始试验：启动扭转试验机，开始进行试验。
在试验过程中，微机控制系统会自动采集试验数据，并将其显示在屏幕上。
5. 分析试验结果：试验结束后，可以通过微机控制系统对试验数据进行分析和处理，得出试样的扭转性能指标，如扭转强度、扭转模量等。
需要注意的是，在进行扭转试验时，应严格按照试验标准和操作规程进行操作，以确保试验结果的准确性和可靠性。
同时，还应注意试验过程中的安全问题，如试样破裂、夹具松动等情况的处理。
微机控制扭转试验机是一种高精度、高效率的试验设备，可以为材
料研究和工程设计提供重要的参考数据。
在使用时，应注意操作规程和安全事项，以确保试验结果的准确性和可靠性。
电子扭转试验机技术参数
电子扭转试验机技术参数一、设备主要功能及构成：★本次采购数量为8台/套。
该设备适用于金属材料、非金属材料、复合材料以及构件的扭转性能测试试验。
可以满足GB/T10128-2007规定的试验要求。
1.★具有扭矩和角度两种控制模式，两种控制模式能相互切换。
能完成等扭矩加载和扭矩保持等试验。
2.★能自动求取材料的切变模量G、规定非比例扭转应力τp、屈服点、上屈服点τsu、下屈服点τsl、抗扭强度τb等性能参数，并对试验数据进行统计和处理，然后输出各种要求格式的试验报告和特性曲线图样。
3.机器运行过程中，速度平稳，不随负荷变化，并能正反向施加扭矩。
4.有超载保护功能。
当负荷大于额定负荷110％时，机器自动停止并发出警告。
5．试验正常停止情况为试样断裂和达到试验预设值两种。
当试样断裂时能迅速停止以防止冲击。
试验过程能随时停止，且不影响测量精度。
6．设有紧急停止按钮，并能自锁。
7．具有自动对正功能，当一次试验结束后，按对正键，即能自动恢复机器的初始状态。
8．具有试样保护功能，能自动消除试样的初始夹持力。
9.★中英文版多语言智能化软件包，可根据国家、国际或用户提供的标准测量材料的各种性能参数。
10.★采用伺服电机直联精密行星齿轮减速机，减少工作间隙，降低噪声。
在最大加载速度时，噪音要求低于50dB。
二、设备主要技术参数1.最大扭矩：500Nm；2.试验机准确度等级：0.5级；3.扭矩测量范围：1%—100%FS；4.扭矩示值相对误差：示值的±1%以内；5.扭矩分辨力：最大扭矩的1/±300000；6.扭转角测量范围：0-10000°；7.扭转角示值相对误差：示值的±1%以内；8.扭转计扭角分辨力：0.0045°；9.扭转计扭角示值相对误差：示值的±1%以内；10.采集速率:单通道最高1000Hz，采集频率可调；11.最高扭转加载速度：≥720°/min；12.扭转速度相对误差：设定值的±1%以内；13.夹持试样尺寸：涵盖φ6-φ20mm；14.夹头间距离：≥650mm；三、设备主要配置1.500Nm微机控制电子扭转试验机主机8套;2.标距内扭转角测量装置8套;3.小角度测量装置8套;4.三爪夹头、平口夹头各4套；5.其它配套装置、工具等。
WDW100A微控电子万能
济南鑫光试验机制造有限公司WDW-100A型微机控制电子万能试验机技术方案书技术说明一、设备型号： WDW-100A型（含功能附件）数量：1套二、设备名称：微机控制电子万能试验机三、设备图片：四、产品的制造和检验标准1.GB/T16491—1996《电子式万能试验机》；2.GB2611—92《试验机通用技术要求》；3. GB/T6825.1-2002 《静单轴试验机的检验第1 部分：拉力和（或）压力试验机测力系统的检验与校准》。
4、GB/T9370《扭转试验机技术条件》5、GB2611《试验机通用技术要求》6、 GB/T12160-2002《单轴试验用引伸计的规定》五、适用的试验方法标准1.GB/T228-2002《金属材料室温拉伸试验方法》2.GB/T7314-2005《金属材料室温压缩试验方法》3.GB/T14452-1993《金属材料弯曲力学性能试验方法》4.GB/T8653-1988《金属杨氏模量、弦线模量、切线模量和泊松比试验方法》5、GB/T10128《金属室温扭转试验方法》六、应用范围WDW-100A型试验机主要用于金属材料和非金属材料的拉伸、压缩、弯曲扭转、拉 - 扭、压 - 扭等常规性能试验；测量R P、R t、R eH、R eL、R m、E、抗扭强度τ b、上屈服点τsu、下屈服点τsl等扭转性能参数。
如果配备扭转计还可测量切变模量G、规定非比例扭转应力τp、最大非比例切应变γp 等性能参数。
七、设备主要技术指标1、最大试验力： 100kN；2、试验力测量范围：(0.5～100)kN ；3、试验力准确度：优于示值的±0.5%；4、横梁位移测量：分辨力≥0.001 mm；- 2 -济南鑫光试验机制造有限公司6、横梁速度范围： 0.001 mm/min ～500 mm/min ，无级调速、任意设定；7、有效拉伸空间：800mm；8、试验空间宽度：400MM9、传动系统：带轮差级传动，涨紧力≥1Kg,无间隙。
材料力学实验指导书(石油大学)2019
目录序言0 实验一金属材料拉伸实验 2 实验二金属材料扭转实验10 实验三纯弯曲梁正应力电测实验17 实验四冲击实验25 附件：1、实验报告册封面2、材料力学实验要求3、实验报告要求序言材料力学实验是材料力学的重要支柱之一。
材料力学从理论上研究工程结构构件的应力分析和计算，并对构件的强度、刚度和稳定性进行设计或校核其可靠性。
材料力学实验从实验角度为材料力学理论和应用提供实验支持。
一、材料力学实验由三部分组成：1、材料的力学性能测定。
材料的力学性能是指在力的作用下，材料的变形、强度等方面表现出的一些特征，如弹性模量、弹性极限、屈服极限、强度极限、疲劳极限、冲击韧度等。
这些强度指标或参数是构件强度、刚度和稳定性计算的依据，而他们一般通过实验来测定。
此外，材料的力学性能测定又是检验材质、评定材料热处理工艺、焊接工艺的重要手段。
随着材料科学的发展，各种新型材料不断涌现，力学性能测定是研究新型材料的重要手段。
材料的力学性能测定一般是通过对标准试样加载至破坏，记录其应力-应变关系曲线（扭转破坏时记录其扭矩-扭转角或剪应力-剪应变曲线），测定材料的一些力学性能特征指标，如弹性模量、弹性极限、屈服极限、强度极限、冲击韧度等；因此，学会记录材料的应力-应变关系曲线成为材料力学性能试验的一项重要任务。
2、验证已建立的理论。
材料力学的一些理论是以某些假设为基础的，例如杆件的弯曲理论是以平面假设为基础。
用实验验证这些理论的正确性和适用范围，有助于加深对理论的认识和理解。
实验是验证、修正、发展理论的必要手段，是揭示材料受力、变形过程本质的重要方法。
3、应力分析实验。
某些情况下，如因构件形状不规则、受力复杂或精确地边界条件难以确定等，应力分析计算难以获得准确结果。
这时，采用如电测实验应力分析方法可以直接测定构件的应力。
应力分析实验主要是对构件形状不规则、受力复杂或边界条件很难确定、计算法难以得到准确结果的情况，用实验方法测定构件的应力。
微机控制电液伺服万能试验机工作原理
微机控制电液伺服万能试验机工作原理1. 引言电液伺服万能试验机是一种常用的测试仪器，用于测量和评估材料的力学性能。
它可以进行拉伸、压缩、弯曲等多种力学测试，并能够实时获取测试数据并进行分析。
微机控制电液伺服万能试验机是在传统电液伺服万能试验机的基础上，引入了微机控制系统，实现了自动化控制、数据采集和分析处理等功能。
本文将详细解释微机控制电液伺服万能试验机的工作原理，包括其基本原理、组成部分和工作流程等内容。
2. 基本原理2.1 传感器原理微机控制电液伺服万能试验机中的传感器起到了关键作用，它们用于测量和检测试验过程中产生的各种物理量。
常见的传感器有负荷传感器、位移传感器、应变传感器等。
•负荷传感器：负责测量试件所受到的力。
它通常采用应变片或压阻式传感器来转换力信号为电信号。
•位移传感器：负责测量试件的位移。
常见的位移传感器有拉线式、电容式、激光干涉式等。
•应变传感器：负责测量试件的应变。
它通常采用电阻应变片或光纤光栅等技术。
2.2 控制系统原理微机控制电液伺服万能试验机的控制系统由硬件和软件两部分组成。
•硬件部分包括主控制器、执行机构和传感器。
主控制器负责接收来自传感器的信号，并根据预设的控制算法生成相应的控制信号。
执行机构通过调节液压系统的工作状态，实现对试件施加力和位移的控制。
•软件部分是微机控制系统的核心，它运行在主控制器上，负责数据采集、处理和分析。
软件可以通过人机界面与用户进行交互，实现对测试过程和结果的监视和管理。
2.3 液压系统原理液压系统是微机控制电液伺服万能试验机中最重要的组成部分之一，它负责为执行机构提供动力，并实现对试件施加力和位移的控制。
液压系统由液压泵、液压缸、阀门和传动介质等组成。
其工作原理如下：1.液压泵通过旋转运动将机械能转化为液压能，将液体从油箱中吸入并加压后送入液压缸。
2.液压缸是执行机构的核心部件，它根据控制信号的调节，通过改变液体的流量和压力来实现对试件的力和位移控制。
扭转试验机使用说明书知识
一．主要用途及使用范围本机主要用于测定各种材料及零部件在扭转力状态下的性能及物理参数。
是大专院校﹑科研院所﹑质检部门及有关生产单位理想的试验检测设备。
二．主要功能特性本机具有结构紧凑，操作简单，维护方便等特点。
控制系统以单片机为核心，自身带有显示和控制键盘，可独立操作并显示扭矩值﹑转角值和扭转角速度。
另外本机控制系统电路上采用了E2PROM作为配置的保存载体，可通过自身键盘对设定参数进行修改，确保在长期不开机时所设定的试验参数不会丢失。
配有标准RS232c串行通讯接口。
采用微机控制时，配置全中文用户界面软件，可自动进行数据的采集处理，可打印试验报告和扭矩－转角曲线，在试验运行过程中动态显示扭矩值﹑转角值﹑扭转角速度和扭矩－转角曲线，可进行软件标定，并具有超载保护功能。
三．试验机正常工作条件1 在(10～35)℃环境下；2 相对湿度不大于80%；3 在稳固的基础上水平安装，水平度不大于0.5/1000；4 周围无强烈震动，无腐蚀性介质和强电磁场；5 电源电压波动范围不许超过额定电压的±5%,电源频率50Hz；6 有独立接地线。
四．主要规格及技术参数1 最大扭矩： 1000Nm；2 扭矩有效测量范围：(10～1000)Nm；3 扭转角测量范围： 0～±100000º；4 扭转角速度范围：(6～720) º/min；5 扭矩测量精度：示值的±0.5%以内；6 扭转角测量精度：示值的±0.5%以内；7 扭转速度精度：示值的±0.5以内；8夹头间最大间距：650mm；9电机电源电压：～220V；10电机功率：1500W；11整机外形尺寸： 1500×420×1250mm；12整机重量：约550kg。
五．主要结构及工作原理(一)．主要结构（参见图一：整机结构图）试验机主要由机架﹑导轨工作台面﹑传感器座﹑夹具﹑减速机﹑电机﹑移动工作台及控制系统等组成，减速机（动夹头安装在其输出轴端）和电机安装在移动工作台上。
微机控制扭转试验机
微机控制扭转试验机简介扭转试验机是一种专门用于测试材料在扭转载荷作用下的力学性能的设备。
作为现代化的机械试验设备，微机控制扭转试验机已经成为很多企业研发、生产和质检部门的必备工具之一。
功能特点微机控制扭转试验机具有以下主要功能特点：准确可靠微机控制扭转试验机采用了高精度的传感器、精密的测试系统和全数字式的控制系统，保证了测试结果的准确性和可靠性。
可编程控制微机控制扭转试验机的控制系统可以进行程序化控制，用户可根据实际需要编写测试流程，实现动态控制和数据采集。
操作简单微机控制扭转试验机配备了人性化的操作界面和多种操作模式，操作简单方便，降低了操作难度和出错率。
安全可靠微机控制扭转试验机具有多重安全措施，如超载保护、过压保护、温度保护等，确保了测试的安全可靠性。
应用广泛微机控制扭转试验机适用于各种材料的扭转测试，如金属材料、塑料材料、橡胶材料等，可广泛应用于机械、电子、化工等行业。
技术参数微机控制扭转试验机的技术参数如下：•测试范围：0~1000N.m•测试精度：0.2%•旋转速度范围：1.0~600r/min•控制方式：DC电机闭环控制•试验机重量：500kg•外形尺寸：800×600×1200mm应用案例微机控制扭转试验机在各个行业都有广泛应用，以下是几个应用案例：金属制造微机控制扭转试验机可以测试金属材料在扭转载荷作用下的抗扭性能，为金属制造业提供可靠的质量检测手段。
橡胶制造微机控制扭转试验机可以测试橡胶材料在扭转载荷作用下的变形性能，为橡胶制造业提供可靠的质量检测手段。
电子制造微机控制扭转试验机可以测试电子产品的扭转性能及零部件的扭转强度，为电子制造业提供可靠的质量检测手段。
总结微机控制扭转试验机具有准确可靠、可编程控制、操作简单、安全可靠、应用广泛等多个特点，适用于各种材料的扭转测试。
作为现代化的机械试验设备，微机控制扭转试验机在工业生产和质量检测中具有很重要的作用，已经成为很多企业的必备工具之一。
材料力学实验指导书(拉伸、扭转、冲击、应变)
C 61`材料的拉伸压缩实验一、实验目的1.观察试件受力和变形之间的相互关系；2.观察低碳钢在拉伸过程中表现出的弹性、屈服、强化、颈缩、断裂等物理现象；观察铸铁在压缩时的破坏现象。
3.测定拉伸时低碳钢的强度指标（σs、σb）和塑性指标（δ、ψ）；测定压缩时铸铁的强度极限σb。
4.学习、掌握电子万能试验机的使用方法及工作原理。
二、实验设备1.微机控制电子万能试验机；2.游标卡尺。
三、实验材料拉伸实验所用试件（材料：低碳钢）如图1所示，压缩实验所用试件（材料：铸铁）如图2所示：图1 拉伸试件图2 压缩试件四、实验原理1、拉伸实验低碳钢试件拉伸过程中，通过力传感器和位移传感器进行数据采集，A/D转换和处理，并输入计算机，得到F-∆l曲线，即低碳钢拉伸曲线，见图3。
对于低碳钢材料，由图3曲线中发现OA直线，说明F正比于∆l，此阶段称为弹性阶段。
屈服阶段（B-C）常呈锯齿形，表示载荷基本不变，变形增加很快，材料失去抵抗变形能力，这时产生两个屈服点。
其中，B'点为上屈服点，它受变形大小和试件等因素影响；B 点为下屈服点。
下屈服点比较稳定，所以工程上均以下屈服点对应的载荷作为屈服载荷。
测定屈服载荷Fs 时，必须缓慢而均匀地加载，并应用σs =F s / A 0（A 0为试件变形前的横截面积）计算屈服极限。
图3 低碳钢拉伸曲线屈服阶段终了后，要使试件继续变形，就必须增加载荷，材料进入强化阶段。
当载荷达到强度载荷F b 后，在试件的某一局部发生显著变形，载荷逐渐减小，直至试件断裂。
应用公式σb =F b /A 0计算强度极限（A 0为试件变形前的横截面积）。
根据拉伸前后试件的标距长度和横截面面积，计算出低碳钢的延伸率δ和端面收缩率ψ，即%100001⨯-=l l l δ，%100010⨯-=A A A ψ 式中，l 0、l 1为试件拉伸前后的标距长度，A 1为颈缩处的横截面积。
2、压缩实验铸铁试件压缩过程中，通过力传感器和位移传感器进行数据采集，A/D 转换和处理，并输入计算机，得到F-∆l 曲线，即铸铁压缩曲线，见图4。
材料的扭转实验
材料的扭转实验一、实验目的1、观察低碳钢和铸铁的变形现象及破坏形式。
2、测定低碳钢的剪切屈服极限和强度极限。
3、测定铸铁的剪切强度极限。
二、实验设备1、微机控制电子扭转试验机。
2、游标卡尺。
三、实验试件实验所用试件与拉伸试件标准相同，如下图1所示。
为防止打滑，试件的夹持段宜为类矩形：图1四、实验原理圆柱形试件在扭转时，横截面边缘上任一点处于纯剪切应力状态（图2）。
由于纯剪切应力状态是属于二向应力状态，两个主应力的绝对值相等，大小等于横截面上该点处的剪应力τ，σ与轴线成45°角。
圆杆扭转时横截面上有最大剪1应力，而45°斜截面上有最大拉应力，由此可以分析低碳钢和铸铁扭转时的破坏原因。
由于低碳钢的抗剪强度低于抗拉强度，试件横截面上的最大剪应力引起沿横截面剪断破坏；而铸铁抗拉强度低于抗剪强度，试件由与杆轴线成45°的斜截面上的σ引起拉断破坏。
1在低碳钢试件受扭过程中，通过扭矩传感器和扭角传感器进行数据采集，A/D 转换和处理，并输入计算机，得到ϕ-T 曲线，ϕ-T 曲线也叫扭转图，如图3所示。
图中起始直线段OA 表示试件在这个阶段中的ϕ与T 成比例，截面上的剪应力是线性分布，如图4(a)所示。
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。
由于这时截面内部的剪应力小于s τ，故试件仍具有承载能力，ϕ-T 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不再是线性的，如图4(b)所示。
在截面上出现了一个环状塑性区，并随着T 的增长，塑性区逐步向中心扩展，ϕ-T 曲线稍微上升，直至B 点趋于平坦，截面上各点材料完全达到屈服，这时的扭矩即为屈服扭矩s T ，如图4(c)所示。
图3剪切屈服极限为：WtTs s ∙=43τ （1）式中，163d W t ∏=是实心试件的抗扭截面模量（或称抗扭截面系数）。
P T T ≤时的剪应力分布 sPT T T <<时的剪应力分布 s T T ≥时的剪应力分布（a ） （b ） （c ）图4Ts s继续给试件加载，试件再继续变形，材料进一步强化。
扭转实验报告_2
一、实验目的和要求1、测定低碳钢的剪切屈服点s τ、剪切强度b τ，观察扭矩-转角曲线（φ-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（p GI Tl /=φ）。
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 τ和抗剪强度b τ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π10以上。
从扭转试验机上可以读取试样的屈服扭矩s T 和破坏扭矩b T 。
由和T s s W T 4/3=τ计算材料的剪切屈服强度s τ和抗剪强度b τ，式中：16/30d W T π=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 τ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 τ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s T 要大一些，对于破坏扭矩也会有同样的情况。
图1-3所示为低碳钢试样的扭转破坏断口，破坏断面与横截面重合，断面是最大切应力作用面，断口较为平齐，可知为剪切破坏。
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。
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扭 转 实 验一．实验目的：1.学习了解微机控制扭转试验机的构造原理，并进行操作练习。
2.确定低碳钢试样的剪切屈服极限s τ、剪切强度极限b τ。
3.确定铸铁试样的剪切强度极限b τ。
4.观察不同材料的试样在扭转过程中的变形和破坏现象。
二．实验设备及工具 扭转试验机，游标卡尺、扳手。
三．试验原理：塑性材料和脆性材料扭转时的力学性能。
（在实验过程及数据处理时所支撑的理论依据。
参考材料力学、工程力学课本的介绍，以及相关的书籍介绍，自己编写。
）四．实验步骤1.a 低碳钢实验（华龙试验机）（1）量直径：用游标卡尺量取试样的直径0d 。
在试样上选取3各位置，每个位置互相垂直地测量2次直径，取其平均值；然后从3个位置的平均值中取最小值作为试样的直径。
（2）安装试样：启动扭转试验机，手动控制器上的“左转”或“右转”键，调整活动夹头的位置，使前、后两夹头钳口的位置能满足试样平口的要求，把试样水平地放在两夹头之间，沿箭头方向旋转手柄，夹紧试样。
（3）调整试验机并对试样施加载荷：在电脑显示屏上调整扭矩、峰值、切应变1、切应变2、夹头间转角、时间的零点；根据你所安装试样的材料，在“实验方案读取”中选择“教学低碳钢试验”，并点击“加载”而确定；用键盘输入实验编号，回车确定（按Enter 键）；鼠标点“开始测试”键，给试样施加扭矩；在加载过程中，注意观察屈服扭矩S M 的变化，记录屈服扭矩的下限值，当扭矩达到最大值时，试样突然断裂，后按下“终止测试”键，使试验机停止转动。
（4）试样断裂后，从峰值中读取最大扭矩b M 。
从夹头上取下试样。
（5）观察试样断裂后的形状。
1.b 低碳钢实验（青山试验机）（1）量直径：用游标卡尺量取试样的直径0d 。
在试样上选取3各位置，每个位置互相垂直地测量2次直径，取其平均值；然后从3个位置的平均值中取最小值作为试样的直径。
（2）安装试样：启动扭转试验机，手动“试验机测控仪”上的“左转”或“右转”键，调整活动夹头的位置，使前、后两夹头钳口的位置能满足试样平口的要求，把试样水平地放在两夹头之（3）调整试验机并对试样施加载荷：在电脑显示屏上调整扭矩、峰值、夹头间转角、切应变1、切应变2、试验时间的零点；选择“实验方案1”；用鼠标“新建”，在下拉菜单中，依次输入“试验编号”、“实验员”、“钢筋长度”、在“实验材料”中选择“塑性”、“材料形状”中选择“实心”和“钢筋直径”等信息后，点击“确定”；鼠标点“开始”键，就给试样施加扭矩了；在加载过程中，M的变化，并记录屈服扭矩的下限值，当扭矩达到最大值时，注意观察试样屈服时扭矩S试样突然断裂，后按下“停止”键，使试验机停止转动。
实验八 金属材料的扭转实验
实验八 金属材料的扭转实验一．实验目的扭转试验是了解材料抗剪能力的一项基本试验。
本试验通过两种典型材料了解塑性（低碳钢）和脆性材料（铸铁）受扭转时的机械性能，绘制扭矩一扭角图。
并比较它们的破坏现象及原因。
扭转试验过程中，试件的断面形状和尺寸几乎一直不变，无缩颈现象，变形较均匀，可比较准确地测定试件变形及瞬时破坏应力。
关于扭转试验的要求及试件尺寸，可参阅国家标准《金属室温扭转试验方法》GB10128-88的规定。
1.测定低碳钢的扭转屈服极限和强度极限。
2.测定铸铁的扭转强度极限。
3.观察低碳钢和铸铁的断口情况，并分析其原因二．实验原理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4-1b)，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4-4a)，而铸铁抗拉能力小于抗剪能力，故沿45o方向拉断(图3-4b)。
力学实验教学示范中心主要仪器设备清单
2
16.00
32.00
2007
58
非饱和土射线探测三轴试验机
USZ-10
中国
1
46.50
46.50
2007
59
钢弦式弦振仪
DC-5
中国
20
0.20
4.00
2007
力学实验教学示范中心主要仪器设备清单：
序号
设备名称
型号
国别
生产厂家
数量
单价
(万元)
金额
（万元）
购置
时间
1
数据采集器
7V14
日本
三荣株式会社
1
8.75
8.75
1990
2
数据采集器
UCAM-60A
日本
日本共和电业
1
25.2
25.23
2004
3
智能应变仪
ZSY—16B3
中国
后勤工程学院
12
1.40
16.80
电荷放大器
YE5858
中国
江苏联能电子技术有限公司
2/7
0.29
0.58
1990
24
五通道结构动态试验系统
美国
美国MTS公司
1
562.27
562.27
2004
25
拉扭和拉压小载荷动静态材料试验系统
PWS-500 /PWS-25
美国
美国MTS公司
1
1021.42
1021.42
2005
26
24通道动态信号采集及分析系统
16.00
2005
15
便携式多通道动态信号采集及分析系统
工程力学实验指导书(全)
工程力学实验指导书班级：学号：姓名：南昌大学工程力学实验中心目录实验一金属材料的拉伸及弹性模量测定试验 2 实验二金属材料的压缩试验 6 实验三复合材料拉伸实验8 实验四金属扭转破坏实验、剪切弹性模量测定14 实验五电阻应变片的粘贴技术及测试桥路变换实验18 实验六弯曲正应力电测实验21 实验七叠（组）合梁弯曲的应力分析实验24 实验八弯扭组合变形的主应力测定27实验九偏心拉伸实验31 实验十偏心压缩实验34 实验十二金属轴件的高低周拉、扭疲劳演示实验37 实验十三冲击实验40 实验十四压杆稳定实验44 实验十五组合压杆的稳定性分析实验47 实验十六光弹性实验50 实验十七单转子动力学实验56 实验十八单自由度系统固有频率和阻尼比实验61实验一金属材料的拉伸及弹性模量测定试验一、实验目的与要求1．观察低碳钢和铸铁在拉伸试验中的各种现象。
2．测绘低碳钢和铸铁试件的载荷―变形曲线(F―Δl曲线)。
3．测定低碳钢的拉伸屈服点σs、抗拉强度σb、伸长率ψ、断面收缩率δ和铸铁的抗拉强度σb。
4．测定低碳钢的弹性模量E。
5．观察低碳钢在拉伸强化阶段的卸载规律及冷作硬化现象。
6．比较低碳钢(塑性材料)和铸铁(脆性材料)的拉伸力学性能。
二、实验设备和仪器1．微机控制电子万能试验机。
2．电子式引伸计。
3．游标卡尺。
4．钢尺。
三、实验原理与方法金属材料的屈服点σs、抗拉强度σb、伸长率ψ和断面收缩率δ是由拉伸试验测定的。
试验采用的圆截面短比例试样按国家标准(GB/T 228-2002)制成，如图1-1所示。
这样可以避免因试样尺寸和形状的影响而产生的差异，便于各种材料的力学性能相互比较。
图中：d0为试样直径，l0为试样的标距，并且短比例试样要求l0=5d0。
国家标准中还规定了其他形状截面的试样，可适用于从不同的型材和构件上制备试样。
图1-1金属拉伸试验应遵照国家标准(GB/T 228-2002)在微机控制电子万能试验机上进行，在实验过程中，与微机控制电子万能试验机联机的微型电子计算机的显示屏上实时绘出试样的拉伸曲线(也称为F ―Δl 曲线)，如图1-2所示。
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微机控制扭转试验机
型号：NWS系列
主要用途
微机控制扭转试验机主要用于金属、非金属材料及零部件的扭转力学特性试验、如进行材料的扭转破坏、扭转切变模量、多步骤扭矩加载等试验。
陪扭角计可测量切变模量、规定非比例扭转应力，该机具有运行稳定可靠、对环境适应高、测量范围大、分辨率及精度高的特点、是工厂、学校和科研单位理想的实验设备。
其设计符合中华人民共和国标准GB/T10128-88<金属室温扭转实验法》中对试验机的要求。
功能特点
◎通过计算机的控制，实现对扭矩，扭角的测量，控制工件的运行、停止、正转、反转及进行无级调速
◎扭矩扭角分辨率最高的±320000码测量放大器，独有的正反向非线性校正技术，使得测量更加精确。
◎传动系统采用高可靠性的交流伺服电机和机密减速器，以利于传动的平稳性，同时减少功率损耗。
◎速度无级可调，根据试验要求可以设置多段试验速度。
◎功能强大的模糊控制技术与增量式双闭环控制技术，可以进行扭矩和扭角二闭环控制，两种控制方式之间可以自动切换，并可以选配扭转计，进行扭矩、扭角和变形三闭环控制。
◎检测结果显示在计算机的显示器上，并给出相应的工作曲线，工作界面友好，易于观察和操作，实现计算机自动控制
主要规格及技术参数。