基础力学试验

1、大连理工大学基础力学实验中心大连理工大学基础力学实验中心大连理工大学基础力学实验中心本次试验所涉及理论课内容p材料力学教材材料力学教材 第第4 4章章 扭转扭转 第第4.44.4节节 圆轴扭转时的应力圆轴扭转时的应力 第第4.54.5节节 圆轴扭转变形圆轴扭转变形 第第1313章章 动荷问题动荷问题 第第13.313.3节节 冲击应力和变形冲击应力和变形p国家标准国家标准GB/T10128GB/T101282007 2007 金属材料金属材料 室温扭转试验方法室温扭转试验方法GB/T229GB/T2292007 2007 金属材料金属材料 夏比摆锤冲击试验方法夏比摆锤冲击试验方法基础力学实验中

2、心大连理工大学基础力学实验中心大连理工大学基础力学实验中心大连理工大学基础力学实验中心扭转破坏试验扭转破坏试验1 1、测定碳素结构钢扭转屈服点、抗扭强、测定碳素结构钢扭转屈服点、抗扭强度，测定铸铁的抗扭强度，观察碳素结构度，测定铸铁的抗扭强度，观察碳素结构钢的扭转变形钢的扭转变形2 2、分析比较两种材料扭转破坏断口形状、分析比较两种材料扭转破坏断口形状扭转测扭转测G G试验试验3 3、测定碳素结构钢剪切弹性模量、测定碳素结构钢剪切弹性模量G G基础力学实验中心一、试验目的大连理工大学基础力学实验中心二、实验仪器设备1、NY-4型台式扭转测型台式扭转测G仪仪2、游标卡尺、游标卡尺3、扭转试验机、

3、扭转试验机基础力学实验中心大连理工大学基础力学实验中心1、扭转测、扭转测G 胡克定律的扭转表达式：胡克定律的扭转表达式：式中：式中： T 扭矩。扭矩。 L 梁截面距离。梁截面距离。 两截面相对扭转角。两截面相对扭转角。 圆截面极惯性矩（圆截面极惯性矩（ ）。）。 三、实验原理基础力学实验中心432dpTLGIpI大连理工大学基础力学实验中心由上式得到由上式得到 当采用当采用NY-4型测型测G仪进行实验时，采用等间距加仪进行实验时，采用等间距加载法，则变为载法，则变为式中：式中： 扭矩增量，测扭矩增量，测G仪加力臂长（仪加力臂长（200mm） 相对扭转角增量（单位：弧度）相对扭转角增量（单位：弧

4、度） 标距长度（标距长度（150mm）三、实验原理基础力学实验中心pTLGIepTLGITeL大连理工大学基础力学实验中心扭转角增量的测量扭转角增量的测量 实验值：实验值： 式中：式中： 测测G仪百分表读数增量仪百分表读数增量 K 百分表放大倍数（百分表放大倍数（100倍）倍） b 百分表离试样轴线距离（百分表离试样轴线距离（100mm）三、实验原理基础力学实验中心AKbA角度弧长半径角度弧长半径 小变形状态小变形状态角度角度弦长半径弦长半径大连理工大学基础力学实验中心2、扭转破坏实验、扭转破坏实验三、实验原理基础力学实验中心TSTbTT碳素结构钢扭转图碳素结构钢扭转图 铸铁扭转图铸铁扭转图b

5、T大连理工大学基础力学实验中心对于碳素结构钢，其扭转应力分别计算如下对于碳素结构钢，其扭转应力分别计算如下：而铸铁则只有最大剪切应力而铸铁则只有最大剪切应力 其中：其中：Ts 屈服点扭矩屈服点扭矩 Tb 最大扭矩最大扭矩三、实验原理bbtTWsstTW基础力学实验中心316tdW大连理工大学基础力学实验中心1、测量直径、测量直径 在标距范围内，量测左、中、右三个截面，每在标距范围内，量测左、中、右三个截面，每一个截面测量一个截面测量2次，在互相垂直的方向上量测，取平次，在互相垂直的方向上量测，取平均值作为该截面直径均值作为该截面直径（1）测）测G试验：试验： 取取3个截面尺寸的个截面尺寸的平均

6、值平均值作为计算直径。作为计算直径。（2）扭转破坏试验：）扭转破坏试验： 取取3个截面尺寸的个截面尺寸的最小值最小值作为计算直径。作为计算直径。四、实验步骤基础力学实验中心大连理工大学基础力学实验中心2、测、测G试验的加载制度试验的加载制度 分为两类方法：图解法和分为两类方法：图解法和逐级加载法逐级加载法 分四级加载（不规范，标准为不少于分四级加载（不规范，标准为不少于5级）级） F5N Fmax 20N（不准超载，否则不是小变形）（不准超载，否则不是小变形） 在每级荷载中记录百分表读数（加载后在每级荷载中记录百分表读数（加载后10S内读数）内读数） 将测试数据记录于原始数据记录表中将测试数据

7、记录于原始数据记录表中 反复进行三次反复进行三次四、实验步骤基础力学实验中心大连理工大学基础力学实验中心3、扭转破坏试验（一般金属材料：试验温度、扭转破坏试验（一般金属材料：试验温度10350C）对碳素结构钢试样对碳素结构钢试样 测量试样尺寸测量试样尺寸 用信号笔沿试样轴向画一条直线用信号笔沿试样轴向画一条直线 将试样夹持到扭转试验机上将试样夹持到扭转试验机上 施加扭矩施加扭矩 记录屈服点扭矩和最大扭矩（记录屈服点扭矩和最大扭矩（图解法仲裁图解法仲裁、指针法）、指针法） 扭转速度：屈服前扭转速度：屈服前30300/min，屈服后不大于，屈服后不大于7200/min对铸铁试样对铸铁试样 步骤同上

8、步骤同上 无屈服点扭矩无屈服点扭矩四、实验步骤基础力学实验中心大连理工大学基础力学实验中心4、断口分析、断口分析观察两种材料扭转破坏的断口观察两种材料扭转破坏的断口根据断口分析材料的扭转破坏原因根据断口分析材料的扭转破坏原因四、实验步骤基础力学实验中心碳素结构钢断口碳素结构钢断口 铸铁断口铸铁断口450大连理工大学基础力学实验中心1、求出测、求出测G所得数据差值所得数据差值A，并求出，并求出 。2、计算相对扭转角增量值、计算相对扭转角增量值 。3、计算、计算G。 标准规定用最小二乘法拟合直线标准规定用最小二乘法拟合直线 4、计算碳素结构钢扭转屈服点、抗扭强度；计算铸铁的、计算碳素结构钢扭转屈服

9、点、抗扭强度；计算铸铁的抗扭强度。抗扭强度。 （抗扭截面模量）（抗扭截面模量）五、实验数据后处理基础力学实验中心AAKbpTLGIsstTWbbtTW316tdW大连理工大学基础力学实验中心5、数值修约要求、数值修约要求G：修约到：修约到 100MPa 强度：强度：0200MPa 修约到修约到 1MPa 2001000MPa 修约到修约到 5MPa 1000MPa 修约到修约到 10MPa剪切应变：修约到剪切应变：修约到 0.5 五、实验数据后处理基础力学实验中心大连理工大学基础力学实验中心1、联系两种材料拉、压破坏断口形状，说明材料破、联系两种材料拉、压破坏断口形状，说明材料破坏的原因？坏的

10、原因？2、为什么测量材料弹性模量指标和测量材料强度指、为什么测量材料弹性模量指标和测量材料强度指标所用的直径计算方法不同？标所用的直径计算方法不同？六、思考题基础力学实验中心大连理工大学基础力学实验中心大连理工大学基础力学实验中心大连理工大学基础力学实验中心1 1、了解冲击试验的意义和用途、了解冲击试验的意义和用途检验材料动态力学性能的重要手段检验材料动态力学性能的重要手段暴露出材料在静荷载作用下所检验不出的内暴露出材料在静荷载作用下所检验不出的内部缺陷（如夹杂、收缩孔、晶粒大小等）部缺陷（如夹杂、收缩孔、晶粒大小等）低温冲击试验可以显示出临界温度和韧脆转低温冲击试验可以显示出临界温度和韧脆转

11、变温度变温度2 2、测定碳素结构钢和铸铁的冲击功、测定碳素结构钢和铸铁的冲击功基础力学实验中心一、实验目的大连理工大学基础力学实验中心1 1、能量守恒原理、能量守恒原理2 2、工程中衡量材料抗冲击能力的指标、工程中衡量材料抗冲击能力的指标 冲断试件所需要能量的多少冲断试件所需要能量的多少 （即冲击吸收功）（即冲击吸收功）3 3、一般采用摆锤式冲击试验机来测定、一般采用摆锤式冲击试验机来测定基础力学实验中心二、实验原理大连理工大学基础力学实验中心基础力学实验中心二、实验原理4 4、摆锤式试验机原理、摆锤式试验机原理将冲击摆锤扬起一定高度，将冲击摆锤扬起一定高度，然后释放然后释放在冲断试样后，摆锤还能在冲断试样后，摆锤还能摆起一定的高度摆起一定的高度两次高度之差的势能完全两次高度之差的势能完全被试件所吸收，此即称为被试件所吸收，此即称为冲击功冲击功K = GH0 GH1KV2、KU2、KV8、KU8大连理工大学基础力学实验中心基础力学实验中心三、实验试样标准夏比（标准夏比（charpy）冲击试样）冲击试样冲击时试样处