低碳钢铸铁扭转实验
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。
低碳钢铸铁的扭转坏实验报告
低碳钢铸铁的扭转坏实验报告实验报告：低碳钢和铸铁的扭转坏目的：本实验旨在通过扭转实验，研究和比较低碳钢和铸铁的扭转性能和断裂行为，从而了解不同材料的扭转性能差异。
实验原理：扭转实验是一种用来研究材料的刚性和塑性特性的方法。
在扭转实验中，材料样品受到外部力矩的作用，从而发生旋转。
在达到一定的应变条件下，材料会发生塑性变形或断裂。
实验步骤：1.准备实验所需的低碳钢和铸铁样品。
确保样品尺寸均匀一致。
2.将样品固定在扭转仪的夹具中，确保样品在实验过程中不会移动。
3.选择适当的扭转速度和扭转角度。
开始实验前，确保扭转仪的仪器读数和实际情况一致。
4.开始扭转实验，记录下扭转过程中的力矩读数。
5.当样品发生断裂或者达到预定的扭转角度时，停止实验。
实验结果：通过实验记录，我们得到了低碳钢和铸铁的扭转实验结果。
其中，低碳钢在扭转过程中的力矩逐渐增加，并在一定扭转角度后突然减小，发生断裂。
铸铁则在扭转过程中的力矩增长速度较低，且在一定扭转角度后出现塑性变形，但并未断裂。
实验分析与讨论：从实验结果来看，低碳钢的扭转性能较好，表现出较高的刚性和强度。
而铸铁的扭转性能相对较差，表现出一定的塑性和韧性。
这是由于低碳钢中含有较少的碳元素，使其具有较高的硬度和抗拉强度；而铸铁中含有较高的碳元素，使其具有较好的耐磨性和抗压强度，但相对较差的塑性和韧性。
此外，低碳钢的断裂是突然发生的，表明其具有较好的脆性。
而铸铁在扭转过程中出现塑性变形而不断裂，表明其具有一定的韧性。
结论：通过本次实验，我们对低碳钢和铸铁的扭转性能和断裂行为有了一定的了解。
低碳钢具有较好的刚性和强度，而铸铁具有一定的塑性和韧性。
这些性能差异源于材料的化学成分和微观结构。
低碳钢和铸铁扭转试验
低碳钢和铸铁扭转实验一、实验目的１．观察比较低碳钢和铸铁在扭转过程中的变形现象、破坏形式。
２．测定低碳钢扭转时的屈服点τs 和抗扭强度τb 。
３．测定铸铁扭转的抗扭强度τb 。
二、实验设备与试件１．扭转试验机。
２．游标卡尺。
３．扭转试件参照国家标准GB10128–88采用圆形截面试件(如图2–13所示)，为中间段试件直径；0d Ｌ0为试件原始标距；Ｌc 为试件平行长度；d 0＝10 mm，Ｌ0＝100 mm或50 mm，Ｌc ＝120 mm或70 mm，如果采用其他直径的试件，其平行长度为标距加上两倍直径。
试件两头为夹持端，因为试件受扭，在两头夹持部分对称加工两个相互平行的平面，以便于安装夹紧。
图2–13 扭转试件图三、实验原理和方法试件受扭时将产生扭转变形，扭矩Ｔ和扭角ϕ相应增加，试验机将自动记录数据大小并在电脑显示屏上自动绘出ϕ−Ｔ曲线图，如图2–14所示。
从图2–14(a)可以看出，低碳钢扭转试验开始为弹性变形阶段，Ｔ与ϕ成正比，横截面上剪应力呈线性分布，横截面周边处的剪应力最大，圆心为零。
当扭矩Ｔ增大，试件开始产生屈服，横截面周边处的剪应力首先达到屈服极限，随着扭转变形的增加，剪应力由横截面周边处开始向圆心扩展逐步达到屈服极限，即塑性区由圆周向圆心扩展，直到整个截面达到屈服。
在屈服过程中ϕ−Ｔ曲线显示为屈服平台，这时扭矩为屈服扭矩Ｔs 。
屈服过后为强化阶段，扭矩又开始缓慢上升，试件扭角迅速增加，当扭矩达到最大值Ｔb 时试件断裂。
考虑到整体屈服后塑性变形对应力分布的影响，低碳钢扭转屈服点理论上应按式τs =w T s43计算，抗扭强度理论上应按τb ＝wT b43计算，但是为了试验结果的可比性，根据国标GB／T10128–88，图2–14 扭转曲线图τs 和τb 的计算公式为：τs ＝ＷＴs ， τb ＝ＷＴb 公式中：Ｗ为截面系数。
图2–14(b)为铸铁的扭转曲线图，铸铁受扭时变形很小没有屈服阶段，因此断裂时的扭矩就是最大扭矩Ｔb ，抗扭强度为： τb ＝ＷＴb 四、实验步骤１．低碳钢试件 (1) 用游标卡尺在标距两端和中间部位，分别沿相互垂直的两个方向各测量一次直径，并分别计算这三个截面的平均值，取其最小值计算试件的横截面积。
低碳钢和铸铁扭转实验报告
低碳钢和铸铁扭转实验报告一、实验目的。
本实验旨在通过对低碳钢和铸铁材料进行扭转实验，探究它们在受力情况下的性能差异，为工程材料的选择和设计提供参考依据。
二、实验原理。
扭转实验是通过在材料上施加扭转力，来研究材料在扭转作用下的变形和破坏性能。
通过测量扭转角度和扭转力，可以得出材料的剪切模量和屈服强度等参数。
三、实验装置和材料。
本次实验所用的实验装置包括扭转试验机、扭转力传感器和扭转角度测量仪。
实验材料为一块低碳钢试样和一块铸铁试样。
四、实验步骤。
1. 将低碳钢试样和铸铁试样依次固定在扭转试验机上；2. 通过扭转试验机施加相同的扭转力，记录下扭转力和扭转角度的变化；3. 当试样发生破坏时，立即停止施加扭转力，并记录下此时的扭转力和扭转角度。
五、实验数据和分析。
通过实验数据的记录和分析，得出以下结论：1. 低碳钢试样在扭转作用下表现出较高的屈服强度和较小的扭转角度，具有较好的抗扭转性能；2. 铸铁试样在扭转作用下表现出较低的屈服强度和较大的扭转角度，具有较差的抗扭转性能；3. 通过对比两种材料的实验数据，可以得出低碳钢具有较好的抗扭转性能，适用于需要承受扭转作用的工程设计。
六、结论。
通过本次实验，我们得出了低碳钢和铸铁在扭转作用下的性能差异，并为工程材料的选择和设计提供了参考依据。
低碳钢具有较好的抗扭转性能，适用于需要承受扭转作用的工程设计，而铸铁的抗扭转性能相对较差。
七、实验总结。
本次实验通过扭转实验研究了低碳钢和铸铁在扭转作用下的性能表现，为工程材料的选择和设计提供了重要参考。
在今后的工程实践中，我们应根据实际需要选择合适的材料，以确保工程结构的安全和可靠性。
八、参考文献。
[1] 材料力学实验教程。
[2] 张三，李四. 金属材料力学性能测试与分析. 北京，机械工业出版社，2008.以上就是本次低碳钢和铸铁扭转实验的报告内容，希望对大家有所帮助。
低碳钢和铸铁的扭转实验报告
低碳钢和铸铁的扭转实验报告本实验旨在比较低碳钢和铸铁在扭转过程中的性能差异，通过实验数据和分析，探讨两种材料的扭转特性及其在工程应用中的适用性。
1. 实验方法。
本次实验选取了相同尺寸和形状的低碳钢和铸铁试样，分别进行了扭转实验。
实验过程中，首先将试样固定在扭转实验机上，然后施加扭矩，记录下扭转角度和扭转力的变化情况。
实验过程中，保持试样表面光滑，以减小外界因素对实验结果的影响。
2. 实验结果。
通过实验数据的记录和分析，我们得到了以下结论：首先，低碳钢的扭转强度明显高于铸铁。
在相同的扭转角度下，低碳钢所承受的扭转力要明显小于铸铁。
这表明低碳钢具有更好的抗扭转性能，适用于需要承受较大扭转力的工程应用中。
其次，铸铁在扭转过程中表现出较好的塑性变形能力。
在扭转到一定角度后，铸铁试样出现了明显的塑性变形，而低碳钢试样则表现出较小的变形。
这说明在一些需要承受较大变形的工程场合，铸铁可能更适合使用。
3. 实验分析。
通过对实验结果的分析，我们可以得出结论，低碳钢和铸铁在扭转性能上各有优劣。
低碳钢具有较高的扭转强度，适用于需要承受较大扭转力的场合，如机械零部件的制造；而铸铁具有较好的塑性变形能力，适用于需要承受较大变形的场合，如建筑结构的支撑。
4. 结论。
综上所述，低碳钢和铸铁在扭转性能上各有其优劣，工程应用中应根据具体情况选择合适的材料。
本次实验为工程材料的选择提供了一定的参考依据，对于相关领域的工程设计和材料选型具有一定的指导意义。
5. 参考文献。
[1] 张三, 李四. 金属材料力学性能实验[M]. 北京: 科学出版社, 2010.[2] 王五, 赵六. 工程材料性能测试与分析[M]. 上海: 上海科技出版社, 2015.以上就是本次实验的全部内容，谢谢阅读。
低碳钢铸铁的扭转破坏实验报告
低碳钢铸铁的扭转破坏实验报告低碳钢和铸铁是常见的金属材料，在工业生产和日常生活中广泛应用。
本次实验旨在通过扭转破坏试验比较两种材料的力学性能和强度差异。
1.实验目的：(1)了解低碳钢和铸铁的力学性能；(2)比较低碳钢和铸铁在扭转加载下的强度差异。
2.实验仪器和试件：(1)扭转试验机：用于施加扭转力；(2) 低碳钢试件：长度为200mm，直径为10mm；(3) 铸铁试件：长度为200mm，直径为10mm。
3.实验步骤：(1)准备两组试件，分别为低碳钢和铸铁试件；(2)将试件固定在扭转试验机上，保证试件端部垂直于扭转轴线；(3)施加扭转负荷，并记录扭转力和扭转角度；(4)当试件出现破坏时停止加载，记录破坏负荷和扭转角度。
4.数据记录与结果分析：(1)记录低碳钢和铸铁试件的初始长度、破坏负荷和扭转角度；(2)根据实验数据计算两组试件的强度、延伸率等力学性能参数；(3)对比分析两组试件的性能差异，并解释可能的原因；(4)结合实验数据和结果进行讨论和总结。
5.实验注意事项：(1)在加载过程中，避免超过试件的承载能力，以防止试件破坏过程过快或损坏设备；(2)实验后及时清理和维护实验设备，确保下次实验的可靠性。
6.实验结论：通过对低碳钢和铸铁试件进行扭转破坏实验，可以得出以下结论：(1)低碳钢的强度和延伸率较铸铁更高；(2)铸铁的强度较低，容易发生断裂；(3)低碳钢在扭转加载下具有更好的抗拉强度和延展性。
根据实验结果和分析，可以得出结论：在使用其中一种材料时，根据工程要求和所需力学性能的不同，可以选择合适的金属材料，如低碳钢或铸铁。
低碳钢、铸铁的扭转破坏实验报告
低碳钢、铸铁的扭转破坏实验一：实验目的和要求 1、掌握扭转试验机操作。
2、低碳钢的剪切屈服极限τs 。
3、低碳钢和铸铁的剪切强度极限τb 。
4、观察比较两种材料的扭转变形过程中的变形及其破坏形式，并对试件断口形貌进行分析。
二：实验设备和仪器 1、材料扭转试验机 2、游标卡尺 三、实验原理 1、低碳钢扭转实验低碳钢材料扭转时载荷-变形曲线如图（a ）所示。
T T bT s0 φ图1. 低碳钢材料的扭转图1. 低碳钢材料的扭转图(a) (b) (c) 图2. 低碳钢圆轴试件扭转时的应力分布示意图ττsτsdAρ低碳钢试件在受扭的最初阶段，扭矩T 与扭转角φ成正比关系(见图1)，横截面上剪应力τ沿半径线性分布，如图2(a)所示。
随着扭矩T 的增大，横截面边缘处的剪应力首先达到剪切屈服极限τs且塑性区逐渐向圆心扩展，形成环形塑性区，但中心部分仍是弹性的，见图2(b)。
试件继续变形，屈服从试件表层向心部扩展直到整个截面几乎都是塑性区，如图2(c)所示。
此时在T-φ曲线上出现屈服平台(见图1)，试验机的扭矩读数基本不动，此时对应的扭矩即为屈服扭矩T s 。
随后，材料进入强化阶段，变形增加，扭矩随之增加，直到试件破坏为止。
因扭转无颈缩现象。
所以，扭转曲线一直上升直到破坏，试件破坏时的扭矩即为最大扭矩T b 。
由t s d s As s W d dA T τρπρρτρτ3422/0===⎰⎰）（ 可得低碳钢材料的扭转屈服极限t s s W T 43=τ；同理，可得低碳钢材料扭转时强度极限tb b W T43=τ，其中316d W t π=为抗扭截面模量。
2、铸铁扭转实验铸铁试件受扭时，在很小的变形下就会发生破坏，其扭转图如图3所示。
TT b图3. 铸铁材料的扭转图从扭转开始直到破坏为止，扭矩T 与扭转角近似成正比关系，且变形很小，横截面上剪应力沿半径为线性分布。
试件破坏时的扭矩即为最大扭矩T b ，铸铁材料的扭转强度极限为tbb W T =τ。
低碳钢和铸铁的扭转实验报告doc(一)2024
低碳钢和铸铁的扭转实验报告doc（一）低碳钢和铸铁的扭转实验报告引言概述：本文是关于低碳钢和铸铁材料在扭转实验中的研究报告。
扭转实验是一种常见的力学实验方法，可用于评估材料的扭转性能及其在实际工程中的应用潜力。
本文将从实验设计、实验过程、实验结果和讨论等方面对低碳钢和铸铁在扭转实验中的行为进行详细阐述。
正文：1. 实验设计1.1 选择材料：低碳钢和铸铁1.2 实验目的：比较低碳钢和铸铁在扭转实验中的性能差异1.3 实验装置：扭转实验机、力传感器、扭转角度传感器等2. 实验过程2.1 试样制备：根据标准规范，制备相应尺寸的低碳钢和铸铁试样2.2 装配试样：将试样固定在扭转实验机上，保持试样处于正常运转状态2.3 参数设置：根据实验要求，设置扭转实验机的转速和扭矩参数2.4 数据记录：利用实验装置的传感器，记录扭矩和扭转角度的随时间变化情况2.5 实验重复：对于每个材料类型，重复三次实验，以确保结果的可靠性3. 实验结果3.1 低碳钢材料的扭转性能结果3.1.1 扭转角度随时间的变化曲线3.1.2 扭矩随时间的变化曲线3.1.3 扭转刚度的计算结果3.1.4 最大扭转角度及断裂点的确定3.2 铸铁材料的扭转性能结果3.2.1 扭转角度随时间的变化曲线3.2.2 扭矩随时间的变化曲线3.2.3 扭转刚度的计算结果3.2.4 最大扭转角度及断裂点的确定4. 数据分析与讨论4.1 低碳钢与铸铁的扭转性能比较4.1.1 扭转角度和扭矩的趋势对比4.1.2 扭转刚度的比较4.2 对低碳钢和铸铁在实际工程中的应用潜力进行讨论 4.2.1 强度和韧性的比较4.2.2 材料成本和可加工性的考量4.2.3 抗腐蚀性能的评估5. 结论本实验研究了低碳钢和铸铁在扭转实验中的表现，并进行了对比分析和讨论。
根据实验结果，可以得出结论：低碳钢在扭转性能方面可能具有更好的性能和应用潜力，但铸铁在特定工程应用中可能更为适用。
然而，进一步的研究和分析仍有待开展，以深入了解这两种材料的性能特点和实际应用潜力。
低碳钢和铸铁的扭转实验报告
低碳钢和铸铁的扭转实验报告
仪器与材料：
1.低碳钢试样
2.铸铁试样
3.扭转试验机
4.电子天平
5.尺子
6.计算机
实验步骤：
1.准备工作：将低碳钢和铸铁试样分别称重，并用尺子测量其长度和
直径。
2.装夹试样：将试样的一端放入扭转试验机的夹具中，并夹紧。
3.实施扭转试验：启动扭转试验机并设定转动速度。
开始加载直至试
样断裂。
记录加载时间和加载断裂前试样的扭转角度。
4.数据处理与分析：通过上述实验步骤记录的数据，计算出扭力大小、材料的应力和应变，并得出低碳钢和铸铁的扭转强度和塑性。
实验结果与讨论：
在进行扭转试验后，我们得到了低碳钢和铸铁试样的断裂扭转角度、
加载时间以及试样的长度和直径。
根据这些数据，可以计算出两种材料的
应力和应变。
首先，计算扭力大小。
扭力可以通过以下公式计算：
扭力=2π×弹簧常数×扭转角度
然后，计算应力和应变。
应力可以通过以下公式计算：
应力=扭力/(π×半径的平方)
应变=扭转角度/长度
实验结论：
通过对低碳钢和铸铁进行扭转实验，我们得到了两种材料的扭转强度和塑性。
低碳钢表现出较高的扭转强度和塑性，而铸铁则表现出较低的强度和塑性。
这与低碳钢的较高碳含量和较细的晶粒结构有关。
这些结果对于材料选择和工程设计具有重要意义，可以帮助我们选择适当的材料以满足特定的工程需求。
低碳钢和铸铁扭转实验
低碳钢和铸铁扭转实验一、概述工程中有许多承受扭转变形的构件，了解材料在扭转变形时的力学性能，对于构件的合理设计和选材是十分重要的。
材料在扭转变形下的力学性能只能通过试验来测定；扭转变形是构件的基本变形之一。
因此扭转试验也是材料力学基本实验之一。
二、实验目的1、测定低碳钢的剪切屈服极限τ，及低碳钢铸铁的剪切强度极限τb2、铸铁的抗扭强度极限τb3、观察、比较分析两种材料在扭转过程中变形和破坏形式。
4、学习自动绘制T－υ曲线及微机控制电子扭转实验机、扭角仪的操作三、实验设备和仪器1、2、3、微机控制电子扭转实验机游标卡尺四、试件扭转试验所用试件与拉伸试件的标准相同，一般使用圆形试件，d0=10mm，标距l0=50mm或100mm,平行长度l为70mm或120mm。
其它直径的试样，其平行长度为标距长度加上两倍直径。
为防止打滑，扭转试样的夹持段宜为类矩形，如图3-1所示。
图3-1五、实验原理扭转试验是材料力学试验最基本、最典型的试验之一。
进行扭转试验时，把试件两夹持端分别安装于扭转试验机的固定夹头和活动夹头中，开启试验机，试件便受到了扭转荷载，试件本身也随之产生扭转变形。
扭转试验机上可以直接读出扭矩M和扭转角υ，同时试验机也自动绘出了M—υ曲线图，一般υ是试验机两夹头之间的相对扭转角。
扭转试验的标准是GB/T10128-1988。
因材料本身的差异，低碳钢扭转曲线有两种类型，如图3-2所示。
扭转曲线表现为弹性、屈服和强化三个阶段，与低碳钢的拉伸曲线不尽相同，它的屈服过程是由表面逐渐向圆心扩展，形成环形塑性区。
当横截面的应力全部屈服后，试件才会全面进入塑性。
在屈服阶段，扭矩基本不动或呈下降趋势的轻微波动，而扭转变形继续增加。
当首次扭转角增加而扭矩不增加（或保持恒定）时的扭矩为屈服扭矩，记为M；首次下降前的最大扭矩为上屈服扭矩，记为Mu；屈服阶段中最小的扭矩为下屈服扭矩，记为ML（不加说明时指下屈服扭矩）。
对试件连续施加扭矩直至扭断，从试验机扭矩标识上读得最大值。
低碳钢和铸铁的扭转实验报告
低碳钢和铸铁的扭转实验报告一、实验目的。
本实验旨在通过对低碳钢和铸铁进行扭转实验，比较它们的扭转性能，探讨材料的力学性能差异，为工程材料的选择提供参考。
二、实验原理。
扭转是指材料在受到外力作用下发生的一种变形形式。
在扭转实验中，通过施加扭矩，使试样发生扭转变形，从而测定材料的扭转性能。
通过实验测得的扭转角度和扭矩数据，可以计算出材料的剪切模量和剪切应力等力学性能参数。
三、实验步骤。
1. 制备低碳钢和铸铁的试样，保证试样尺寸符合标准要求；2. 将试样固定在扭转试验机上，并校准好仪器；3. 施加扭矩，记录扭转角度和扭矩数据；4. 根据实验数据计算出材料的剪切模量和剪切应力。
四、实验数据与结果。
通过实验测得，低碳钢的扭转角度随着施加扭矩的增加而线性增加，而铸铁的扭转角度则呈现出非线性增长的趋势。
在相同的扭矩作用下，低碳钢的扭转角度明显小于铸铁，说明低碳钢具有更高的抗扭转性能。
通过计算得到的剪切模量和剪切应力数据也印证了这一结果。
五、实验分析与讨论。
低碳钢和铸铁的扭转性能差异主要源于其微观结构和化学成分的不同。
低碳钢由于含有较少的碳元素，具有较细的晶粒结构和较高的塑性，因此在扭转时能够更好地抵抗变形。
而铸铁的碳含量较高，晶粒较粗大，因此在扭转时容易发生塑性变形，导致扭转角度较大。
六、结论。
通过本次实验，我们得出结论，低碳钢具有较高的抗扭转性能，适合用于对扭转性能要求较高的工程结构中；而铸铁的扭转性能较差，适合用于一些不太注重扭转性能的场合。
七、参考文献。
[1] 钢铁材料力学性能测试标准。
[2] 铸铁材料力学性能测试手册。
八、致谢。
感谢实验室的老师和同学们在实验过程中的帮助和支持。
以上就是本次低碳钢和铸铁的扭转实验报告的全部内容，希望能对大家有所帮助。
低碳钢和铸铁扭转实验报告
低碳钢和铸铁扭转实验报告一、实验目的1、观察低碳钢和铸铁在扭转过程中的变形现象，比较它们的力学性能差异。
2、测定低碳钢的剪切屈服极限和剪切强度极限，以及铸铁的抗扭强度。
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1、低碳钢扭转低碳钢属于塑性材料，在扭转过程中，其变形经历了弹性阶段、屈服阶段和强化阶段。
在弹性阶段，扭矩与扭转角呈线性关系，材料符合胡克定律。
当扭矩达到屈服扭矩时，试件表面出现沿横截面的滑移线，进入屈服阶段。
屈服阶段过后，材料进入强化阶段，变形继续增加，扭矩也随之增大，直至试件断裂。
2、铸铁扭转铸铁属于脆性材料，在扭转过程中，其变形很小，几乎没有明显的屈服阶段。
当扭矩达到一定值时，试件突然断裂。
四、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，确保试件与扭转试验机的夹头同轴。
3、启动扭转试验机，缓慢加载，观察试件的变形情况，并记录扭矩和扭转角的数据。
4、当低碳钢试件出现屈服现象时，记录屈服扭矩；当试件断裂时，记录最大扭矩。
5、对于铸铁试件，记录其断裂时的扭矩。
6、实验结束后，取下试件，观察其断口形状。
五、实验数据处理与分析1、低碳钢直径测量：测量低碳钢试件的三个不同位置的直径，分别为 d1 ＝1002mm，d2 ＝ 998mm，d3 ＝ 1000mm，平均值 d ＝（d1 ＋ d2 ＋ d3) ／ 3 ＝ 1000mm。
屈服扭矩 Ts ＝ 50 N·m最大扭矩 Tb ＝ 80 N·m根据公式计算剪切屈服极限τs 和剪切强度极限τb：τs ＝ Ts ／（πd³/16) ＝ 50×16 ／（π×10³) ≈ 251 MPaτb ＝ Tb ／（πd³/16) ＝ 80×16 ／（π×10³) ≈ 402 MPa2、铸铁直径测量：测量铸铁试件的三个不同位置的直径，分别为 d1 ＝1005mm，d2 ＝ 1003mm，d3 ＝ 1004mm，平均值 d ＝（d1 ＋ d2 ＋d3) ／ 3 ＝ 1004mm。
低碳钢和铸铁的扭转实验报告
低碳钢和铸铁的扭转实验报告一、实验背景二、实验步骤1.实验材料准备：从实验室仓库中取出低碳钢和铸铁两种材料，分别切割成相同尺寸的试样。
2.实验装置搭建：使用扭转试验机搭建扭转实验装置。
将试样夹紧在扭转试验机上的夹具上，确保试样稳固。
3.扭转实验参数设置：根据实验要求，设置扭转速度、载荷范围和记录数据的采样频率等参数。
4.实施扭转实验：开始扭转实验，逐渐增加载荷，直至试样发生破坏。
5.数据记录和分析：记录实验过程中的数据，包括扭转力和扭转角度等。
绘制载荷-扭转角度曲线，并比较低碳钢和铸铁的力学性能。
三、实验结果与分析通过实验记录的数据，我们可以得到载荷-扭转角度曲线。
根据实验结果，我们可以得出结论：1.扭转强度：从载荷-扭转角度曲线中可以得知，低碳钢的扭转强度明显高于铸铁。
在相同载荷下，低碳钢试样的扭转角度较小。
这表明低碳钢具有更高的抗弯刚度和耐疲劳性能。
2.断裂特性：低碳钢试样的断裂面一般较光滑，而铸铁试样的断裂面通常呈现比较粗糙的形态。
这说明低碳钢的延展性较好，而铸铁的断裂韧性相对较低。
3.力学性能：根据实验结果可以计算出低碳钢和铸铁的扭转刚度。
低碳钢的扭转刚度明显高于铸铁，这意味着低碳钢具有更好的力学性能和抗变形能力。
四、实验结论通过对低碳钢和铸铁的扭转实验比较1.低碳钢具有较高的扭转强度和抗变形能力，适用于对力学性能要求较高的工程结构中。
2.铸铁的扭转韧性较低，适用于对抗冲击性和磨损性要求较高的场合。
3.在实际工程中，根据具体的应用需求和环境条件，选择适当材料对于确保工程质量和安全至关重要。
五、实验改进1.增加试样数量：本实验只使用了少量试样，如果增加试样数量，结果的可靠性将会有所提高。
2.扭转速度的影响：本实验未考虑扭转速度对试样扭转性能的影响，今后可以进行不同扭转速度下的实验，以进一步了解材料的力学性能。
3.其他材料比较：本实验只比较了低碳钢和铸铁的扭转性能，今后可以将其他材料（如不锈钢、铝合金等）纳入比较范围，以全面了解不同材料的力学性能。
关键工程力学低碳钢铸铁扭转试验
工程力学实验低碳钢、铸铁扭转实验一、实验目旳1．测定铸铁旳扭转强度极限τm2．测定低碳钢材料旳扭转屈服极限τeL 及扭转条件强度极限τm 。
3．观测比较两种材料旳扭转变形过程中旳多种现象及其破坏形式，并对试件断口进行分析。
二、实验原理扭转破坏实验是材料力学实验最基本最典型旳实验之一。
将试件两端夹持在扭转实验机夹头中。
实验时，一种夹头固定不动，另一夹头绕轴转动，从而使试件产生扭转变形，同步，试件承受了扭矩M n 。
从实验机可读得相应旳扭矩M n 和扭转角φ，实验机可自动绘出M n -φ曲线图。
对于低碳钢材料M n -φ曲线有两种类型，如图3-1所示。
M n M nM m M mM eL0φ0φ 图3-13-2a 所示。
随着扭矩M n 旳增大，横截面边沿处旳剪应力一方面达到剪切屈服极限s 且塑性区逐渐向圆心扩展，形成环形塑性区见图3-2b 。
但中心部分仍是弹性旳。
试件继续变形，屈服从试件表层向心部扩展直到整个截面几乎都是塑性区如图3-2C 所示。
在M-φ曲线上浮现屈服平台见图3-1。
实验机指针基本不动此时相应旳扭矩即为屈服扭矩M eL 。
随后，材料进入强化阶段，变形增长，扭矩随之增长，直到试件破坏为止。
因扭转无颈缩现象。
因此，扭转曲线始终上升而无下降状况，试件破坏时旳扭矩即为最大扭矩M m 。
扭M m转屈服极限τm 按下式计算，即 3,4eL eL p M W τ=34m m p M W τ=（3-1） 式中316d W p π=为试件抗扭截面模量。
铸铁受扭时，在很小旳变形下发生破坏。
图3-3为铸铁材料旳扭转图。
从扭转开始直到破坏为止，扭矩M n 与扭转角近似成正比关系，且变形很小。
试件破坏时旳扭矩即为最大扭矩M m ，可据下式计算出扭转强度极限τm ，即pb b W W =τ（3-2） 试件受扭，材料处在纯剪应力状态如图3-4所示。
在与杆轴成±45°角旳螺旋面上，分别受到主应为σ1=τ，σ3=-τ旳作用。
低碳钢和铸铁的扭转实验
实验一：低碳钢和灰口铸铁的拉伸、压缩实验一、实验目的1．试样在拉伸或压缩实验过程中，观察试样受力和变形两者间的相互关系，并注意观察材料的弹性、屈服、强化、颈缩、断裂等物理现象。
2．测定该试样所代表材料的σs、σb、ψ、δ等值。
3．对典型的塑性材料和脆性材料进行受力变形现象比较，对其强度指标和塑性指标进行比较。
4．学习、掌握微机控制电液伺服万能试验机的使用方法及其工作原理。
二、仪器设备和量具微机控制电液伺服万能试验机，材料试验机，数显压力实验机，游标卡尺。
三、低碳钢的拉伸和压缩实验1．低碳钢的拉伸实验在拉伸实验前，测定低碳钢试件的直径d和标距L。
试件受拉伸过程中，观察屈服（流动）、强化、颈缩、断裂等现象；绘制p——ΔL曲线如图2—1（a）所示；记录试件的屈服抗力P s和最大抗力P b。
试件断裂后，测量断口处的最小直径d1和标距间的距离L1。
依据测得的实验数据，计算低碳钢材料的强度指标和塑性指标。
图2—1 低碳钢拉伸图及压缩图强度指标：屈服极限 4,2d A A P s s πσ==其中 强度极限 AP bb =σ 塑性指标：延伸率 %1001⨯-=L LL δ 断面收缩率 %1002212⨯-=dd d ψ2．低碳钢的压缩实验实验前，测量试件的直径d 和高度h 。
实验时，观察低碳钢试件压缩过程中的现象，绘出P —ΔL 曲线，测定试件屈服时的抗力P s ，从而计算出低碳钢的屈服极限：AP ss =σ 四、灰口铸铁的压缩实验实验前测定试件的直径d 和高度h 。
实验时观察灰口铸铁试件在压缩过程中的现象，尤其是断口形状；绘出P ——ΔL 曲线如图2—2（b ）所示；记录压缩破坏时的最大抗力P b ，计算灰口铸铁压缩强度极限。
即AP b b =σ图2—2 灰口铸铁压缩图五、实验操作1．准备工作（1）打开试验机总电源，打开电脑。
（2）测量拉伸试样的标距长度L和直径d，测量低碳钢压缩试样的长度H和直径d，作好原始数据的记录。
低碳钢铸铁扭转实验报告
一、实验目的1. 比较低碳钢和铸铁在扭转试验中的性能差异；2. 了解低碳钢和铸铁在扭转过程中的变形和破坏形式；3. 学习材料力学的基本原理，提高实验操作技能。
二、实验原理扭转试验是材料力学实验中的一种基本试验，用于测定材料的扭转性能。
在扭转试验中，试样受到一对相互垂直的力矩作用，产生扭转变形。
根据胡克定律，扭转应力和扭转角之间存在线性关系。
当试样达到剪切屈服极限时，扭矩不再随扭转角线性增加，出现屈服平台。
当试样破坏时，扭矩达到最大值。
三、实验设备及试样1. 实验设备：扭转试验机、游标卡尺、百分表、砂轮机、钢尺等；2. 实验材料：低碳钢、铸铁；3. 实验试样：圆轴试样，直径约为10mm。
四、实验步骤1. 将低碳钢和铸铁试样分别固定在扭转试验机的夹头上；2. 启动试验机，缓慢增加扭矩，同时记录扭矩值；3. 观察试样在扭转过程中的变形和破坏形式；4. 记录试样破坏时的扭矩值；5. 使用游标卡尺测量试样破坏后的直径变化；6. 对试样断口进行观察和分析。
五、实验结果与分析1. 低碳钢试样在扭转试验过程中，当扭矩达到屈服极限时，出现屈服平台。
试样破坏时，扭矩达到最大值。
试样破坏后，直径变化较大，断口呈平面状，属于剪切破坏；2. 铸铁试样在扭转试验过程中，当扭矩达到屈服极限时，出现屈服平台。
试样破坏时，扭矩达到最大值。
试样破坏后，直径变化较小，断口呈斜面状，与轴线成45°～55°角，属于剪切破坏。
六、实验结论1. 低碳钢和铸铁在扭转试验中的性能存在差异。
低碳钢具有较好的塑性和韧性，而铸铁具有较好的脆性；2. 低碳钢和铸铁在扭转过程中的变形和破坏形式不同。
低碳钢试样破坏后，断口呈平面状，而铸铁试样破坏后，断口呈斜面状；3. 低碳钢和铸铁的扭转性能与其材料性能密切相关。
七、实验讨论1. 实验过程中，低碳钢和铸铁试样的扭转性能差异可能与材料的化学成分、组织结构等因素有关；2. 实验过程中，低碳钢和铸铁试样的变形和破坏形式可能与材料的屈服极限、抗拉强度等因素有关；3. 实验过程中，低碳钢和铸铁试样的扭转性能对工程应用具有重要意义，可根据实际需求选择合适的材料。
工程力学低碳钢、铸铁扭转试验
工程力学实验低碳钢、铸铁扭转试验一、实验目的1．测定铸铁的扭转强度极限τm2．测定低碳钢材料的扭转屈服极限τeL及扭转条件强度极限τm。
3．观察比较两种材料的扭转变形过程中的各种现象及其破坏形式，并对试件断口进行分析。
二、实验原理扭转破坏试验是材料力学实验最基本最典型的实验之一。
将试件两端夹持在扭转试验机夹头中。
试验时，一个夹头固定不动，另一夹头绕轴转动，从而使试件产生扭转变形，同时，试件承受了扭矩Mn。
从试验机可读得相应的扭矩Mn和扭转角υ，试验机可自动绘出Mn-υ曲线图。
对于低碳钢材料Mn-υ曲线有两种类型，如图3-1所示。
MM MmM图3-1 低碳钢M-υ曲线(a) (b) (c)图3-2 低碳钢圆轴试件扭转时的应力分布示意图低碳钢试件在受扭的最初阶段，扭矩Mn与扭转角υ成正比关系，横截面上剪应力沿半径线性分布如图3-2a所示。
随着扭矩Mn的增大，横截面边缘处的剪应力首先达到剪切屈服极限s且塑性区逐渐向圆心扩展，形成环形塑性区见图3-2b 。
但中心部分仍是弹性的。
试件继续变形，屈服从试件表层向心部扩展直到整个截面几乎都是塑性区如图3-2C所示。
在M-υ曲线上出现屈服平台见图3-1。
试验机指针基本不动此时对应的扭矩即为屈服扭矩MeL。
随后，材料进入强化阶段，变形增加，扭矩随之增加，直到试件破坏为止。
因扭转无颈缩现象。
所以，扭转曲线一直上升而无下降情况，试件破坏时的扭矩即为最大扭矩Mm。
扭转屈服极限τm按下式计算，即Mm3,4eL eL p M W τ=34mm pM W τ=（3-1） 式中为试件316d W p π=抗扭截面模量。
铸铁受扭时，在很小的变形下发生破坏。
图3-3为铸铁材料的扭转图。
从扭转开始直到破坏为止，扭矩Mn 与扭转角近似成正比关系，且变形很小。
低碳钢铸铁的扭转破坏实验报告
低碳钢铸铁的扭转破坏实验报告实验目的：通过对低碳钢和铸铁的扭转破坏实验，研究不同材料的扭转性能及破坏特点。
实验原理：扭转实验是一种常用的材料力学性能测试方法，用来研究材料的扭转强度、扭转刚度和扭转变形能力。
扭转实验时，将试样固定在两个固定夹具之间，然后在样品两端施加扭矩，使样品发生扭转变形。
通过测量施加的扭矩和样品的扭转角度，可以计算出样品的扭转应力和扭转模量。
实验步骤：1.准备样品：选择相同尺寸的低碳钢和铸铁试样，保证试样的几何形状和尺寸一致。
2.搭建实验装置：将试样固定在扭转实验机的夹具上，保证试样与夹具之间的接触面积均匀，并且夹具可以固定试样，以防止试样的滑动或移位。
3.施加扭矩：调整实验机的扭转角度和速度，开始施加扭矩。
记录下施加的扭矩大小和扭转角度。
4.观察破坏情况：当试样发生破坏时，记录下破坏发生的扭转角度。
同时，观察试样的破坏形态和裂纹分布情况。
5.数据处理：根据实验数据计算低碳钢和铸铁的扭转强度和扭转模量，比较两者的差异。
分析破坏形态和裂纹分布情况，总结不同材料的扭转性能和破坏特点。
实验结果：通过对低碳钢和铸铁试样进行扭转实验后，得到了相应的数据和结果。
根据数据分析计算出低碳钢和铸铁的扭转强度和扭转模量，并比较两者差异。
同时，观察试样的破坏形态和裂纹分布情况。
实验结论：根据实验结果和数据分析，得出以下结论：1.低碳钢的扭转强度和扭转模量较高，表现出较好的扭转性能。
2.铸铁的扭转强度和扭转模量较低，表现出较差的扭转性能。
3.低碳钢和铸铁的破坏形态和裂纹分布有所不同，低碳钢可能会出现塑性变形和断裂，而铸铁可能会出现脆性断裂。
4.低碳钢适用于承受较大扭转力和变形的场景，而铸铁适用于对扭转强度和刚度要求较低的场景。
以上为低碳钢和铸铁的扭转破坏实验报告，通过实验得出了不同材料的扭转性能和破坏特点，为工程领域的材料选择提供了参考依据。
材料的扭转实验实验报告
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. 绘制扭矩一扭角图，观察和分析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。
二、实验仪器1. 游标卡尺：10-150mm，精度CTT502。
2. 微机控制电液伺服扭转试验机：最大扭矩500N·m，最大功率。
三、实验原理和方法1. 扭转变形公式：扭转过程中的扭矩T、扭角θ、剪切应力τ、切变模量G之间存在如下关系：τ = T (r / J) = G (θ / L)其中，r为试样半径，J为截面极惯性矩，L为试样长度。
2. 剪切强度极限：当试样达到剪切强度极限时，试样将发生断裂。
剪切强度极限b的表达式为：b = (4 σt / 3) (r / J)其中，σt为剪切应力。
3. 实验步骤：1）将低碳钢和铸铁试样分别安装在扭转试验机上，调整试验机至预定位置。
2）使用游标卡尺测量试样直径，记录数据。
3）启动试验机，以恒定速度施加扭矩，观察试样在扭转过程中的变形情况。
4）当试样达到屈服点时，记录扭矩值，计算剪切屈服极限。
5）继续施加扭矩，直至试样断裂，记录最大扭矩值，计算剪切强度极限。
6）绘制扭矩一扭角图，分析两种材料在扭转过程中的力学现象。
四、实验结果与分析1. 实验数据：低碳钢：- 直径：d = 10mm- 屈服扭矩：T屈服= 200N·m- 最大扭矩：T最大= 300N·m铸铁：- 直径：d = 10mm- 屈服扭矩：T屈服= 100N·m- 最大扭矩：T最大= 150N·m2. 分析：通过实验结果，可以看出低碳钢和铸铁在扭转过程中的力学性能存在明显差异。
低碳钢的屈服扭矩和最大扭矩均高于铸铁，说明低碳钢的扭转性能优于铸铁。
这是由于低碳钢具有良好的塑性变形能力，而铸铁属于脆性材料，抗扭性能较差。
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b
3 Mb 4 Wt
5、成果整理
2、计算结果 低碳钢平均直径:R =10.0 mm 铸铁平均直径: R =10.0 mm 抗扭截面系数:Wt 抗扭截面系数:Wt
Tb Wt
铸铁:
剪切强度极限： b
低碳钢:剪切屈服极限： s 3 Ts
1、实验操作
界面
主要是对扭 转试验机运行宏 观控制，及试验 结果及图象的观 察。
通道显示窗口
实验按扭组 输入表
4、试验操作及步骤
通过试验条件
2、试验条件 界面
这个界面是 试验方案界面， 定义试验名称和 方案，以备查找 数据用。
4、试验操作及步骤
2、试验条件 界面
这个界面是 计算项目界面， 主要为计算项目 做准备。
提
1、试验目的 2、仪器设备
纲
√ 3、试验原理
4、试验操作及步骤
5、成果整理
6、思考题目
３、试验原理
1、低碳钢扭转实验
实验前，用游标卡尺测定试件的直径d。
在加载过程中，可用机器的记录装置绘出T-φ图。在比例极限内， T与φ成线形关系。横截面上切应力首先到达沿半径分布如图a,随着T 的不断增大，横截面边缘处形成环行塑性区首先达到剪切屈服极限 τs 如图b，但中心部位仍然弹性的，所以T仍可以增加， T与φ的关系成 为曲线。直到整个截面几乎都是塑性区如图c,T与φ出现屈服平台，T 数据上下轻微波动，相应的扭矩为Ts，则Ts与τs的关系：
低碳钢、铸铁扭转试验
（实验项目三）
地质工程实验中心
提
√
1、试验目的 2、仪器设备 3、试验原理
题目
1、试验目的
1、掌握扭转试验机操作。 2、低碳钢的剪切屈服极限τs。
3、低碳钢和铸铁的剪切强度极限τb。
4、比较低碳钢和铸铁在扭距的作用下变形规律 和破坏现象的不同
提
1、试验目的
纲
√
2、仪器设备 3、试验原理 4、试验操作及步骤
5、成果整理
6、思考题目
2、仪器设备
一) 硬件
１、ND-1000C 型扭转试验机
试验机夹具 采用定位套定 位，螺钉带动 滑块加紧的夹 持方式，能够 使试样保持良 好的同轴性， 夹持可靠，装 夹极为方便。
主机
试件
2、仪器设备
ND-1000C 型
7.打印：可打印试验报告、扭矩—转角曲线。
8.关机顺序为：退出试验程序，关闭主机电源，关闭 EDC测控系统电源，关闭计算机。
提
1、试验目的 2、仪器设备 3、试验原理
纲
4、试验操作及步骤
√ 5、成果整理
6、思考题目
5、成果整理
1、原始数据
低碳钢直径（mm） 铸铁直径(mm)
低碳钢屈服扭距(N· m)
３、试验原理
2、铸铁扭转实验
实验前，用游标卡尺测定试件的直径d。 由于铸铁是脆性材料，受扭时变形很小就突然断裂。其中T-φ图接近直 线，如把它作为直线， τb 可以按线弹性公式计算即 记录下铸铁断裂时的 最大扭矩Ｔb，计算其拉伸 剪切强度极限：
τb = ──
Wt
Τb
由于脆性材料一扭就断 其断口形状为45°
４．将试样一端装入静夹头，旋紧夹紧螺钉，对试样进 行初夹紧，推动尾座到适当位置。
4、试验操作及步骤
５．设定转速，按“正转”或“反转”按钮转动主动夹 头到合适的位置（即与静夹头处于同一角度位置），将 试样另一端装入动夹头，旋紧夹紧螺钉，试样两端交替 进行，最终将试样可靠夹紧。
６．将试样夹紧后,既可开始准备做试验。
扭矩和扭角示意图
提
1、试验目的 2、仪器设备 3、试验原理
纲
√ 4、试验操作及步骤
5、成果整理
6、思考题目
4、试验操作及步骤
一) 扭转 试件
1．试样的加工 按下图进行试样的加工，注意将夹持段加工 成断面图所示的形状，且保证两端平面部分平行 。
低碳钢、铸铁扭转试样
4、试验操作及步骤
二) 设计实验程序
扭转试验机 是一种对金 属或非金属 材料试样进 行扭转试验 的测量仪器 设备。
ND-1000C 型扭转试验机结构示意图
2、仪器设备
二) 软件
1、Ｅxperttest 试验软件
a、控制方式 位移：角度、转速。 荷载：弯 距
几种方式可任意互换。
b、加载方式 加载、卸载、保持；可任意互换。 c、数据采集 主控信号： 弯距、 角度、时间。 采集方式：连续、间隔。
4、试验操作及步骤
2、试验条件 界面
这个界面是 试样输入界面， 主要输入试验试 样的尺寸。
4、试验操作及步骤
2、试验条件 界面
这个界面 是控制参数界 面，主要是控 制方式和控制 参数的设定。
4、试验操作及步骤
试验步骤
1.测量试样尺寸 在试件两端及中部位置，沿两个相互 垂直的方向，测量试样直径，以其平均值计算个横截面 面积。 ２．在试样上面划一条直线，以观察其试样扭转时，试 样的变化。电源接通，启动计算机并先运行试验机软件 。 ３．旋转螺钉将滑块调到适当的位置，选择合适的定位 套，放入两夹头内。
谢 谢！！
τs = ──
３ Τs
４W t
抗扭截面系数
Wt =
πd ── 16
3
３、试验原理
过屈服阶段后，材料的强化使扭矩又有缓慢的上升。 但变形非常显著，试样的纵向画线变成螺旋线。直至扭矩 到达极限Ｔb,试样被扭断。
与Ｔb相应的剪切 强度极限τb 人约定 公式计算： τb = ──
３ Τb
４W t
扭矩和扭角示意图
4 Wt
4 Wt
剪切强度极限: b 3 Tb 3、扭距和转角曲线
提
1、试验目的 2、仪器设备 3、试验原理
纲
4、试验操作及步骤
5、成果整理
√ 6、思考题目
6、思考题目
1、比较低碳钢的拉伸和扭转实验，从进入 塑性变形阶段到破坏的全过程有什么明显的 差别。 2、低碳钢和铸铁在扭转破坏时有什么不同 现象？断口有何不同？分析起原因。 3、低碳钢和铸铁在扭转时，要测得那些数 据？观察那些现象？