扭转实验

END
其破坏特征
金属材料的扭转实验
▪ 一、实验目的 ▪ 二、实验原理 ▪ 三、仪器设备及试件 ▪ 四、实验步骤 ▪ 五、断口分析 ▪ 六、实验报告
二、实验原理
▪ 低碳钢扭转实验 ▪ 铸铁扭转实验
二、实验原理
Mn
C
AB Mp
弹性阶段
0
低碳钢扭矩图
弹性阶段： 即OA直线段 试件横截面上的剪应
力沿半径线性分布，当 边缘处的剪应力达到剪 切屈服极限，此时对应 的扭矩为Mp
金属材料的扭转实验
长沙理工大学工程力学实验中心
金属材料的扭转实验
▪ 一、实验目的 ▪ 二、实验原理 ▪ 三、仪器设备及试件 ▪ 四、实验步骤 ▪ 五、断口分析 ▪ 六、实验报告
一、实验目的
▪ 测定低碳钢材料在常温、静载条件下的剪 切屈服极限，剪切强度极限；
▪ 测定铸铁材料的剪切强度极限； ▪ 比较低碳钢、铸铁在受扭时的变形规律及
这个阶段材料服从切 变虎克定律。即材料的 切应力τ与切应变γ成正 比
G
二、实验原理
Mn
AB Ms Mp
屈服阶段
C
屈服阶段：
即AB曲线段
扭转曲线为锯齿状曲
线或者水平线
试件横截面上的应力
从边缘到中心逐渐达到
剪切屈服极限，屈服阶
段对应的最小值即为Ms
0
低碳钢扭转图
二、实验原理
0
0
s s
s s
M Mp
直线，以便观察受扭时的变形。
四、实验步骤
4. 进行实验 a.在实验操作界面上，点击“运行”键，开始实验，观察实验现象 b.试件破坏后，记录实验数据，取下试验观察断口情况 c.结束实验，退出试验软件，关闭试验机和计算机，清理实验现场
金属材料的扭转实验
▪ 一、实验目的 ▪ 二、实验原理 ▪ 三、仪器设备及试件 ▪ 四、实验步骤 ▪ 五、断口分析 ▪ 六、实验报告
主窗口界面上方工具栏内的“实验方案按钮，设置好实验方案和 实验参数 c.装夹试件：现将试件的一端插入固定夹头，然后点击试 验机上 “对正”按钮使固定夹头和活动夹头方向对齐，调整加载机构水 平移动使试件插入活动夹头， d.软件窗口力值清零 e.旋紧夹头两边夹紧螺钉。用粉笔在试样表面划一条平行于试样轴线的
金属材料的扭转实验
▪ 一、实验目的 ▪ 二、实验原理 ▪ 三、仪器设备及试件 ▪ 四、实验步骤 ▪ 五、断口分析 ▪ 六、实验报告
七、实验报告
七、实验报告
三向拉应力和剪应力 剪应力 倒杯锥形
平断口
拉应力 与轴线成45度角的剪应力 拉应力 平断口 与轴线成45度角的斜断面 与轴线成45度的螺旋断口
四、实验步骤
1. 试件准备; 2. 几何尺寸测量:在标距两端及中间处选三个截面,每个截面在
相互垂直的方向各测一次直径,取其算术平均值作为改截面的 平均直径,取三处平均直径的最小值计算试样抗扭截面模量 Wn
四、实验步骤
3. 实验准备： a.依次打开试验机主机、计算机 b.打开计算机内试验软件，进入试验软件主窗口界面点击试验软件
b
3 4
Mb Wn
二、实验原理
▪ 低碳钢扭转实验 ▪ 铸铁扭转实验
二、实验原理
Mn Mb
0
铸铁扭转
铸铁试件受扭时， 从开始到 破坏其变 形都很小。图形呈 近似直线的曲线。 铸铁断裂时的最大 剪应力定义为强度
极限记作τb。
b
Mb Wn
金属材料的扭转实验
▪ 一、实验目的 ▪ 二、实验原理 ▪ 三、仪器设备及试件 ▪ 四、实验步骤 ▪ 五、断口分析 ▪ 六、实验报告
六、断口分析
低碳钢破坏断口形状： 平面断口
铸铁破坏断口形状： 45°螺旋断口
六、断口分析
纯扭转时圆试样的表面处于纯剪应力状态:
max
纯扭转时圆试样的表面处于纯剪 应力状态，与杆轴成±45º角的螺
旋面上分别作用着两个主应
s3
s1 s
力s:1 s、3 ，并与最大剪应力max 绝对值数值相等，
即：
s1 s 3 max
三、仪器设备及试件
1、微机控制电子扭转试验机 2、游标卡尺 3、试件：国标试件：
圆截面试件
标距部分直径d0 10 0.1mm， 平行长度l 70mm，标距长度l0 50mm
微机控制电子扭转试验机
金属材料的扭转实验
▪ 一、实验目的 ▪ 二、实验原理 ▪ 三、仪器设备及试件 ▪ 四、实验步骤 ▪ 五、断口分析 ▪ 六、实验报告
Mp M Ms
横截面上的剪应力分布图
M Ms
M s
A
s
dA
s
A
dA
4 3
sWn
Wn
d3
16
抗扭截面模量
s
3 4
Ms Wn
二、实验原理
Mn
Mb B
Ms Mp
Aห้องสมุดไป่ตู้
C
强化阶段
强化阶段： 即BC曲线段 试件继续受扭，材料 进入强化阶段，扭矩图 缓慢继续上升，直到扭 矩达到Mb，试件断裂
0
低碳钢扭转图
因此试样的断口角度直接显示材料是拉断还是剪断、材 料自身抗拉、抗剪能力的强弱由此得到直接地比较。
六、断口分析
低碳钢
表明断裂是由剪应 力引起的。断面上可 看出回旋状塑性变形 的痕迹，是典型的韧 状断口。断裂时的剪 应力定义为强度极限 记作τb 。
六、断口分析
铸铁 表明断裂是由最大拉应
力引起的。而最大拉应力 先于最大剪应力达到强度 极限后发生断裂又说明了 铸铁的抗拉能力弱于其抗 剪能力。