文档介绍：扭转实验
一、实验目的
,并进行操作练****br/> 、剪切强度极限和铸铁的剪切强度极限。
。
二、实验仪器
扭转实验机,游标卡尺。
 
塑性材料和脆性材料在扭转时的力学性能。(参考材料力学课本及其它相关书籍)
四、实验步骤
(1)量取试件直径。在试件上选取3个位置,每个位置互相垂直地测量2次直径,取其平均值;然后从3个位置的平均直径值中取最小值作为试件的直径。
(2)将扭转实验机刻度盘的从动针调至靠近主动针。主动针的调零方式为自动调整,如果主动针不在零位,应通知老师,由老师进行调整。绝对不能用调从动针的方法,将两针调至零位。
(3)把试件安装在扭转试验机的夹头内,并将螺丝拧紧(勿太用力)。安装时,一定要注意主动夹头的夹块要保持水平(固定夹头的夹块总是水平的),以避免引起初始扭矩。如果已经出现小量的初始扭矩,只要不超过5N*m,可以开始加载。另外,试件在水平面和垂直面上不能歪斜,否则加载后试件将发生扭曲。
(4)打开绘图记录器的开关;将调速旋钮置于低速位置。开始用档慢速加载,每增加 5N*m 的扭矩,记录下相应的扭转角度。实验过程中,注意观察试件的变形情况和图,当材料发生流动时,记录流动时的扭矩值和相应的扭转角度。另外,注意记录扭矩刚开始下降时的扭矩值和相应的扭转角度。*m。
(5)流动以后,继续加载,试件进入强化阶段,关闭记录器后,将电机速度选择在档,加快加载速度。这时由于变形速度较快,可每增加180度取一次扭转角度。直至试件扭断为止,记下断裂时的扭矩值,注意观察断口的形状。注意,试件扭断后应立即停止加载,以便记录断裂时的扭转角度。
操作步骤与低碳钢相同。因铸铁在变形很小时就破坏,所以只能用档慢速加载。每增加5N*m的扭矩,记录下相应的扭转角度。注意观察铸铁试件在扭转过程中的变形及破坏情况,并记录试件扭断时的极限扭矩值和相应的扭转角度。注意,试件扭断后应立即停止加载,以便记录断裂时的扭转角度。
五、实验记录
试件
低碳钢
铸铁
直径(第1次)
直径(第2次)
直径(第3次)
流动荷载
无
破坏荷载
形状
(请描述断口)
(请描述断口)
注:低碳钢的剪切流动极限及强度极限的计算公式中应该乘一系数3/4。原因是这样:圆轴扭转在弹性变形范围内剪应力分布如参考图(a)所示,对于塑性材料,当扭矩增大到一定数值后,试件表面应力首先达到流动极限,并逐渐向内扩展,形成环形塑性区,如参考图(b)所示。若扭矩逐渐增大,塑性区也不断扩大。当扭矩达到时,横截面上的剪应力大小近似为,如参考图(c)所示,在这种剪应力分布形式下,剪应力公式为。
试件继续变形,材料进一步强化,当试件扭断时,假设整个截面的剪应力都达到,此时最大扭矩为,因此剪切强度极限和流动极限一样,近似地写为。
由于铸铁是脆性材料,应力在截面上从开始受力直至破坏都保持线性分布,当边缘上的剪应力达到时。此时最大扭矩为,故仍用弹性阶段的应力公式计算强度极限。
 
1) 分析试件在扭转状态下各点的主应力大小和方向