文档介绍：2
实验二扭转试验
一、实验目的
1•验证剪切胡克定律，测定低碳钢的弹性常数：切变模量G。
2•测定低碳钢扭转时的强度性能指标：扭转屈服应力T和抗扭强度t。
sb
3•测定灰铸铁扭转时的强度性能指标：抗扭强度t。
b
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实验二扭转试验
一、实验目的
1•验证剪切胡克定律，测定低碳钢的弹性常数：切变模量G。
2•测定低碳钢扭转时的强度性能指标：扭转屈服应力T和抗扭强度t。
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3•测定灰铸铁扭转时的强度性能指标：抗扭强度t。
b
，比较低碳钢和灰铸铁的扭转破坏形式。
二、实验设备和仪器
扭转试验机。
扭角仪。
游标卡尺。
三、实验试样
按照国家标准GB10128—88《金属室温扭转试验方法》金属扭转试样的形状随着产品的品种、规格以及试验目的的不同而分为圆形截面试样和管形截面试样两种。其中最常用的是圆形截面试样，如图1-1a所示。通常，圆形截面试样的直径d=10mm，标距l=5d或l=10d，平行部分的长度为l+20mm。若采用其它直径的试样，其平行部分的长度应为标距加上两倍直径。试样头部的形状和尺寸应适合扭转试验机的夹头夹持。
由于扭转试验时，试样表面的切应力最大，试样表面的缺陷将敏感地影响试验结果，所以，对扭转试样的表面粗糙度的要求要比拉伸试样的高。对扭转试样的加工技术要求参见国家标准GB10128—88。
四、实验原理与方法
测定低碳钢的弹性常数
为了验证剪切胡克定律，在弹性范围内，采用等量逐级加载法。试验装置如图1-5所示，
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将试样安装在扭角仪上，每次增加同样的扭矩AT，若扭转角△申也基本相等，即验证了剪
切胡克定律。
根据扭矩增量的平均值AT,测得的扭转角增量的平均值A申，由此可得到切变模量
ATI
A申Ip
式中：l为试样的标距；I二兀d4/32为试样在标距内横截面的极惯性矩；d为试样的直径。
p
若载荷增量的平均值为AF，则扭矩增量的平均值为AT=AFa，若测量点的位移增量平均值为A5，则扭转角增量的平均值为A^=A5/b，将这些关系式代入上式，即得
32AFabl
G=—
兀d4A8
式中：a为载荷力臂；b为测量力臂。
测定低碳钢扭转时的强度性能指标
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
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M，低碳
es
钢的扭转屈服应力为
3M
T=er
s4W
p
3
式中：w=nd3/16为试样在标距内的抗扭截面系数。p
在测出屈服扭矩T后，改用电动加载，直到试样被扭断为止。测矩盘上的从动指针所指s
示的外力偶矩数值即为最大力偶矩M，低碳钢的抗扭强度为
eb
3M
T二eb
b4W
p
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M-申图如
e
图1-6所示。当达到图中A点时，M与申成正比的关系开始破坏，这时，试样表面处的切
e
应力达到了材料的扭转屈服应力e，如能测得此时相应的外力偶矩M，如图1-7a所示，
sep
则扭转屈服应力为
M
T=ep
sW
p
经过A点后，横截面上出现了一个环状的