材料力学金属扭转实验报告

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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[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。

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”。

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。

材料力学实验报告扭转实验

材料力学实验报告扭转实验一、实验目的1、测定低碳钢和铸铁在扭转时的力学性能，包括扭转屈服极限、扭转强度极限等。

2、观察低碳钢和铸铁在扭转过程中的变形现象，分析其破坏形式和原因。

3、熟悉扭转试验机的工作原理和操作方法。

二、实验设备1、扭转试验机2、游标卡尺三、实验原理在扭转实验中，材料受到扭矩的作用，产生扭转变形。

扭矩与扭转角之间的关系可以通过试验机测量得到。

对于圆形截面的试件，其扭转时的应力分布为：表面最大切应力：＄＼tau_{max} ＝＼frac{T}｛W_p}＄其中，＄T$为扭矩，＄W_p$为抗扭截面系数，对于实心圆截面，＄W_p ＝＼frac{＼pi d^3}｛16}＄，＄d$为试件的直径。

当材料达到屈服极限时，对应的扭矩为屈服扭矩$T_s$；当材料断裂时，对应的扭矩为极限扭矩$T_b$。

四、实验材料本次实验采用低碳钢和铸铁两种材料的圆柱形试件，其尺寸如下：低碳钢试件：直径$d_1 ＝ 10mm$，标距$L_1 ＝ 100mm$铸铁试件：直径$d_2 ＝ 10mm$，标距$L_2 ＝ 100mm$五、实验步骤1、测量试件的直径，在不同位置测量多次，取平均值。

2、安装试件，确保其中心线与试验机的轴线重合。

3、启动试验机，缓慢加载，观察扭矩和扭转角的变化。

4、当低碳钢试件出现屈服现象时，记录屈服扭矩$T_s$。

5、继续加载，直至试件断裂，记录极限扭矩$T_b$。

6、取下试件，观察其破坏形式。

六、实验结果及分析1、低碳钢试件屈服扭矩$T_s ＝ 45 N·m$极限扭矩$T_b ＝ 68 N·m$计算屈服应力：＄＼tau_s ＝＼frac{T_s}｛W_p} ＝＼frac{45×16}｛＼pi×10^3} ≈ 226 MPa$计算强度极限：＄＼tau_b ＝＼frac{T_b}｛W_p} ＝＼frac{68×16}｛＼pi×10^3} ≈ 358 MPa$低碳钢试件在扭转过程中，首先发生屈服，表现为沿横截面产生明显的塑性变形，形成屈服线。

材料扭转实验报告小结(3篇)

第1篇一、实验背景本次实验旨在通过金属材料的扭转实验，了解和掌握金属材料的扭转性能，包括强度性能指标、变形规律以及破坏特性。

实验选取了低碳钢和灰铸铁两种材料进行对比实验，通过实验结果分析两种材料的扭转性能差异。

二、实验目的1. 测定低碳钢和灰铸铁的扭转强度性能指标，包括剪切屈服极限和剪切强度极限。

2. 通过实验，绘制低碳钢和灰铸铁的扭转图，比较两种材料的扭转破坏形式。

3. 了解电子式扭转实验机的构造、原理和操作方法。

4. 通过实验，验证扭转变形公式，测定低碳钢的切变模量G。

5. 比较低碳钢和铸铁试样受扭时的变形规律及其破坏特性。

三、实验方法1. 实验材料：低碳钢、灰铸铁。

2. 实验设备：扭转实验机、游标卡尺。

3. 实验步骤：（1）测量试样直径。

（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，匀速缓慢加载，跟踪观察试样的屈服现象和实时曲线。

（4）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。

（5）取下拉断的试样，进行实验数据和曲线及实验报告处理。

四、实验结果与分析1. 实验结果表明，低碳钢的剪切屈服极限为285MPa，剪切强度极限为440MPa；灰铸铁的剪切强度极限为280MPa。

2. 通过实验数据绘制出的低碳钢和灰铸铁的扭转图，发现低碳钢在扭转过程中表现出明显的屈服现象，而灰铸铁则表现出脆性断裂。

3. 实验过程中，低碳钢的切变模量G为78.6GPa，验证了扭转变形公式的正确性。

4. 在实验过程中，低碳钢和灰铸铁试样受扭时的变形规律存在明显差异。

低碳钢在扭转过程中，首先发生屈服变形，随后出现塑性变形，最终断裂；而灰铸铁在扭转过程中，未发生明显的屈服变形，直接出现脆性断裂。

五、实验结论1. 低碳钢和灰铸铁的扭转强度性能存在明显差异，低碳钢具有较高的剪切屈服极限和剪切强度极限，而灰铸铁的剪切强度极限较低。

2. 低碳钢在扭转过程中表现出明显的屈服现象，而灰铸铁则表现出脆性断裂。

材料扭转实验报告结论(3篇)

第1篇一、实验目的本次实验旨在通过扭转实验，探究不同材料的扭转性能，分析材料的扭转强度、弹性模量等关键指标，为材料的选择和应用提供理论依据。

二、实验原理扭转实验是材料力学中的一个基本实验，通过在材料的一端施加扭矩，观察材料在扭转过程中的变形和破坏情况，从而分析材料的扭转性能。

实验中，扭转角度、扭矩和材料长度等参数是关键因素。

三、实验材料与方法1. 实验材料：本次实验选用三种不同材料的试样进行扭转实验，分别为：碳钢、铝合金和塑料。

2. 实验方法：将试样固定在扭转试验机上，缓慢施加扭矩，直至试样发生断裂。

记录实验过程中各个阶段的扭矩、扭转角度、材料长度等数据。

四、实验结果与分析1. 扭转强度分析（1）碳钢试样：扭转强度为345.2 MPa，表明碳钢具有较好的扭转性能。

（2）铝合金试样：扭转强度为276.8 MPa，低于碳钢，但仍有较好的扭转性能。

（3）塑料试样：扭转强度为153.2 MPa，为三种材料中最低，扭转性能较差。

2. 弹性模量分析（1）碳钢试样：弹性模量为200 GPa，具有较高的弹性模量。

（2）铝合金试样：弹性模量为73 GPa，弹性模量较低。

（3）塑料试样：弹性模量为20 GPa，弹性模量最低。

3. 扭转角度分析（1）碳钢试样：最大扭转角度为20.5°。

（2）铝合金试样：最大扭转角度为15.3°。

（3）塑料试样：最大扭转角度为10.2°。

五、结论1. 在本次实验中，碳钢的扭转性能最佳，具有较高的扭转强度和弹性模量。

铝合金的扭转性能次之，塑料的扭转性能较差。

2. 实验结果表明，不同材料的扭转性能与其化学成分、微观结构等因素密切相关。

在实际应用中，应根据具体需求选择合适的材料。

3. 本次实验为材料的选择和应用提供了理论依据，有助于提高材料性能，降低成本，提高产品竞争力。

4. 在后续实验中，可进一步研究不同材料的扭转性能，为我国材料科学的发展提供有力支持。

第2篇一、实验背景扭转实验是一种常见的力学实验，用于研究材料在扭转力作用下的应力、应变、破坏模式等力学性能。

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。

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。

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。

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。

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。

(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。

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。

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。