文档介绍：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10-150mm,·m,、铸铁各1标准【实验原理和方法】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,低碳钢的扭转屈服应力为式中:为试样在标距内的抗扭截面系数。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,低碳钢的抗扭强度为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图如图1-3-2所示。当达到图中点时,与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,如能测得此时相应的外力偶矩,如图1-3-3a所示,则扭转屈服应力为经过点后,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,对应的扭矩为图1-3-2低碳钢的扭转图(a)(b)(c)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由于,因此,由上式能够得到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,点的位置不易精确判定,而点的位置则较为明显。因此,一般均根据由点测定的来求扭转切应力。当然这种计算方法也有缺陷,只有当实际的应力分布与图1-7c完全相符合时才是正确的,对塑性较小的材料差异是比较大的。从图1-6能够看出,当外力偶矩超过后,扭转角增加很快,而外力偶矩增加很小,近似于一条直线。因此,可认为横截面上的切应力分布如图1-7c所示,只是切应力值比大。根据测定的试样在断裂时的外力偶矩,可求得抗扭强度为对于灰铸铁试样,只需测出其承受的最大外力偶矩(方法同2),抗扭强度为由上述扭转破坏的试样能够看出:低碳钢试样的断口与轴线垂直,表明破坏是由切应力引起的;而灰铸铁试样的断口则沿螺旋线方向与轴线约成角,表明破坏是由拉应力引起的。【实验步骤】一、低碳钢1、试件准备:在标距的两端及中部三个位置上,沿两个相互垂直方向各测量一次直径取平均值,再从三个平均值中取最小值作为试件的直径d。在低碳钢试件表面画上一条纵向线和两条圆周线,以便观察扭转变形。2、试验机准备:按试验机→计算机→打印机的顺序开机,开机后须预热十分钟才可使用。根据计算机的提示,设定试验方案,试验参数。3、装夹试件:(1)先将一个定位环夹套在试件的一端,装上卡盘,将螺钉拧紧。再将另一个定位环夹套在试件的另一端,装上另一卡盘;根据不同的试件标距要求,将试件搁放在相应的V形块上,使两卡盘与V形块的两端贴紧,保证卡盘与试件垂直,以确保标距准确。将卡盘上的螺钉拧紧。(2)先按“