圆轴扭转实验

圆轴扭转实验 一、实验目的和内容

1、测定低碳钢的剪切屈服极限s τ及剪切强度极限b τ。

2、测定铸铁的剪切强度极限b τ。

3、观察并分析低碳钢和铸铁试件的扭转破坏形式。 二、试验设备

1、扭转试验机（K-50型或NJ-100B 型）。

2、游标卡尺。 三、实验原理

由实心圆试件进行扭转试验，记录了ϕ-n M 图，见图6-5须经过作图计算才能或得较正确的γτ-图（参见第二章），从而确定有关的强度指标，如屈服极限s τ及强度极限b τ。下面根据实验过程，介绍计算s τ及b τ的近似方法。

图6-5

当外力偶较小时，试件上的扭矩和扭转角成正比关系。随着外力偶的不断增加，试件横截面外边缘各点的应力首先达到材料的剪切屈服极限，横截面内部各点仍然处于弹性范围。此时ϕ-n M 关系开始偏离直线，我们就把图6-5所示的B 点的纵坐标作为s n M ，按第二章所述的近似理论公式计算得 p

n s W M s 43=

τ （6.2）

式中16

2

d W p π=

，是试件抗扭截面模量。

继续增加外力偶，试件横截面上，由边缘向里应力逐步达到屈服极限进而发生强化现象，应力达到强度极限，直到扭断。这时，可以近似认为整个横截面上的剪应力都达到材料的强度极限b τ，由此可得到下面的计算公式 p

n W M b 43b =

τ （6.3）

式中b n M 是试件扭转过程最大的扭矩值。

对于铸铁，认为试件直到破坏ϕ-n M 近似保持直线关系，因此有 p

n W b M b =

τ （6.4）

四、实验方法和步骤

1、测量试件直径

d，打开试验机电源预热仪器。

2、将试件安装于机器夹头中，并夹紧。

3、打开实验软件，点击试样录入按钮输入试验材料、试验方法、试验编号、试样参数等。点击参数设置按钮，输入试验速度和转动夹头的转动方向、选择是否计算、试验结束条件等。

4、选择试验编号，将扭矩、扭角、转角清零。点击试验开始按钮开始试验。对于低碳钢试件在过屈服阶段后可逐渐加快试验速度。

5、当试件被扭断时，停止试验，将试件取下。

6、查看并保存数据。

7、点击“脱机”按钮，关闭实验软件。关闭试验机及计算机。

五、试验结果处理

1、试验数据记录