文档介绍：金属材料扭转实验
扭转问题是工程中经常遇到的一类问题。金属材料的室温扭转实验通过对试样（低碳钢和铸铁）施加扭矩，测量扭矩及其相应的扭角（一般扭至断裂），来测定一些材料的扭转力学性能指标。国家标准GB/T 10128-2007《金属材料金属材料扭转实验
扭转问题是工程中经常遇到的一类问题。金属材料的室温扭转实验通过对试样（低碳钢和铸铁）施加扭矩，测量扭矩及其相应的扭角（一般扭至断裂），来测定一些材料的扭转力学性能指标。国家标准GB/T 10128-2007《金属材料室温扭转试验方法》是本试验的依据。
实验目的
了解GB/T 10128-2007《金属材料室温扭转试验方法》所规定的定义和符号、试样、实验要求、性能测定方法。
了解扭转试验机的基本构造和工作原理，掌握其使用方法。
测定金属材料扭转时的上下屈服强度、抗扭强度和相应的扭角。
比较不同材料在扭转时的机械性能及其破坏情况。
实验设备
扭转试验机（介绍参看附录），游标卡尺。扭转试样采用圆柱形试样，材料为低碳钢和铸铁。
实验原理
使直杆发生扭转的外力，是一对大小相等、转向相反、作用面垂直于杆轴线的外力偶。在这种外力偶作用下，杆表面的纵向线将变成螺旋线，即发生扭转变形。当发生扭转的杆是等直圆杆时，杆的物性和横截面几何形状具有极对称性，杆的变形满足平面假设（横截面像刚性平面一样绕轴线转动），这是扭转问题中最简单的情况。
标准中定义了多种可测的扭转性能指标，表1列出了扭转破坏实验常用的几种指标的符号、名称和单位。
表1 符号、名称及单位
符号
名称
单位
符号
名称
单位
扭转计标距
mm
规定非比例扭转强度
扭矩
N·mm
上屈服强度
最大非比例扭角
（º）
下屈服强度
极惯性矩
mm4
抗扭强度
截面系数
mm3
最大非比例切应变
规定非比例扭转强度的测定
图解法：根据试验机自动记录的扭矩-扭角曲线，在曲线上延长弹性直线段交扭角轴于O点，截取OC（OC=2Leγp/d）段，过C点作弹性直线段的平行线CA交曲线于A点，A点对应的扭矩为所求扭矩Tp，见图1。
图1 规定非比例扭转强度
上屈服强度（）和下屈服强度（）的测定
图解法：实验时用自动记录方法记录扭转曲线（扭矩—扭角曲线或扭矩—夹头转角曲线）。首次下降前的最大扭矩为上屈服扭矩；屈服阶段中不计初始瞬时效应的最小扭矩为下屈服扭矩，见图2。按下式分别计算上屈服强度和下屈服强度。
图2 上、下屈服强度
抗扭强度（）的测定
对试样连续施加扭矩，直至扭断。从记录的扭转曲线（扭矩—扭角曲线或扭矩—夹头转角曲线）上读出试样扭断前所承受的最大扭矩，见图3。按下式计算抗扭强度。
图3 抗扭强度
最大非比例切应变（）的测定
试验时对试样连续施加扭矩，记录扭矩—扭角曲线，直至扭断。过断裂点K作曲线的弹性直线段的平行线KJ交扭角轴于J点，OJ即为最大非比例扭角，见图3。按下式计算最大非比例切应变。
测得性能数值的修约
实验结果数值应按照表2的要求进行修约。
表2 性能结果数值的修约间隔
扭转性能
范围
修约间隔
≤200MPa
1 MPa
>200