文档介绍：2021年材料力学金属扭转实验报告
2021年材料力学金属扭转实验报告
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2021年材料力学金属扭转实验报告
材料力学金属扭转试验汇报
【试验目】
1、验证扭转变形公式, 测定低碳钢切变模量G。; 测定低碳钢和铸铁剪切强度极限握经典塑性材料（低碳钢）和脆性材料（铸铁）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多种力学现象, 并比较它们性质差异;
4、了解扭转材料试验机结构和工作原理, 掌握其使用方法。
【试验仪器】
仪器名称
数量
参数
游标卡尺
1
0-150mm,
CTT502微机控制电液伺服扭转试验机
1
最大扭矩500N·m,
低碳钢、铸铁
各1
标准
【试验原理和方法】

试样在外力偶矩作用下, 其上任意一点处于纯剪切应力状态。伴随外力偶矩增加, 当达成某一值时, 测矩盘上指针会出现停顿, 这时指针所指示外力偶矩数值即为屈服力偶矩, 低碳钢扭转屈服应力为
式中: 为试样在标距内抗扭截面系数。
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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。这时测矩盘上从动指针所指示外力偶矩数值即为最大力偶矩, 低碳钢抗扭强度为
对上述两公式起源说明以下:
低碳钢试样在扭转变形过程中, 利用扭转试验机上自动绘图装置绘出图如图1-3-2所表示。当达成图中点时, 与成正比关系开始破坏, 这时, 试样表面处切应力达成了材料扭转屈服应力, 如能测得此时对应外力偶矩, 如图1-3-3a所表示, 则扭转屈服应力为
经过点后, 横截面上出现了一个环状塑性区, 如图1-3-3b所表示。若材料塑性很好, 且当塑性区扩展到靠近中心时, 横截面周围上各点切应力仍未超出扭转屈服应力, 此时切应力分布可简化成图1-7c所表示情况, 对应扭矩为
图1-3-2 低碳钢扭转图

（a）（b）（c）
图1-3-3 低碳钢圆柱形试样扭转时横截面上切应力分布
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因为, 所以, 由上式能够得到
不管从测矩盘上指针前进情况, 还是从自动绘图装置所绘出曲线来看, 点位置不易正确判定, 而点位置则较为显著。所以, 通常均依据由点测定来求扭转切应力。当然这种计算方法也有缺点, 只有当实际应力分布与图1-7c完全相符合时才是正确, 对塑性较小材料差异是比较大。从图1-6能够看出, 当外力偶矩超出后, 扭转角增加很快, 而外力偶矩增加很小, 近似于一条直线。所以, 可认为横截面上切应力分布如图1-7c所表示, 只是切应力值比大。依据测定试样在断裂时外力偶矩, 可求得抗扭强度为

对于灰铸铁试样, 只需测出其承受最大外力偶矩（方法同2）, 抗扭强度为
由上述扭转破坏试样能