内容发布更新时间 : 2024/12/22 23:41:30星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

扭转试验报告

一、试验目的

1、测定低碳钢的剪切屈服极限τs。和剪切强度极限近似值τb。

2、测定铸铁的剪切强度极限τb。

3、观察并分析两种材料在扭转时的变形和破坏现象。

二、设备和仪器 1、材料扭转试验机 2、游标卡尺

三、试验原理 1、低碳钢试样

对试样缓慢加载，试验机的绘图装置自动绘制出T-φ曲线（见图1）。最初材料处于

图1 低碳钢是扭转试验

弹性状态，截面上应力线性分布，T-φ图直线上升。到A点，试样横截面边缘处剪应力达到剪切屈服极限τs。以后，由屈服产生的塑性区不断向中心扩展，T-φ图

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呈曲线上升。至B点，曲线趋于平坦，这时载荷度盘指针停止不动或摆动。这不动或摆动的最小值就是屈服扭矩Ts。再以后材料强化，T-φ图上升，至C点试样断裂。在试验全过程中，试样直径不变。断口是横截面（见图2a），这是由于低碳钢抗剪能力小于抗拉能力，而横截面上剪应力最大之故。

图2 低碳钢和铸铁的扭转端口形状

据屈服扭矩 ?s?3Ts （2-1）4Wp

按式2-1可计算出剪切屈服极限τs。 据最大扭矩Tb可得：?b?

3Tb （2-2）4Wp

按式2-2可计算出剪切强度极限近似值τb。

说明：（1）公式（2-1）是假定横截面上剪应力均达到τs后推导出来的。公式（2-2）

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形式上与公式（2-1）虽然完全相同，但它是将由塑性理论推导出的Nadai公式略去了一项后得到的，而略去的这一项不一定是高阶小量，所以是近似的。

（2）国标GB10128-88规定τs和τb均按弹性扭转公式计算，这样得到的结果可以用来比较不同材料的扭转性能，但与实际应力不符。

II、铸铁试样 然破裂，旋面

铸铁的曲线如图3所示。呈曲线形状，变形很小就突

有爆裂声。断裂面粗糙，是与轴线约成45°角的螺

（见图1-3-2b）。这是由于铸铁抗拉能力小于抗剪能力，

而这面上拉应力最大之故。据断裂前的最大扭矩Tb按弹性

扭转公式1-3-3可计算抗扭强度τb。

图3 铸铁扭转曲线图

四、试验步骤

1、测量试样尺寸

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以最小横截面直径计算截面系数（抗扭截面模量）Wp。 2、试验机准备

刻度盘指针调零指针调零，安装绘图记录纸，安装记录笔。

3、安装试样，用粉笔在试样上画一母线，用以观察试样变形情况。

4、测试

对低碳钢试样，起先缓慢加载，注意观察绘图和载荷指针转动情况。待记录下屈服扭矩Ts后改用快速加载，直至断裂记录下最大扭矩Ts。 试样断裂，记录下最大扭矩Tb。

对铸铁试样，慢速加载，注意观察绘图、载荷指针转动和试样变形情况直到

5、取下试样，观察并分析断口形貌和形成原因。 6、试验机回复原状，清理现场。五、思考题

1、根据低碳钢和铸铁试样扭转破坏的情况分析破坏原因。

答：低碳钢试件受扭转时沿横截面破坏，此破坏是由横截面上的切应力造成的，说明低碳钢的抗剪强度较差;铸铁试件受扭转时沿大约45度斜截面破坏，断口粗糙，此破坏是由斜截面上的拉应力造成的，说明铸铁的抗拉强度较差。

2、铸铁扭转破坏断裂面为何是45°螺旋面？

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