实验指导书_扭转试验

1、职业教育机电一体化专业教学资源库实训指导书课程名称：机械设计与创新编 制 人：王红军邮 箱：wanghj电 话制时间：2014.8编制单位：南京工业职业技术学院学生实验守则1.实验前必须充分预习，明确实验目的及要求，了解基本原理、实验方法与操作步骤，并写好预习报告。进入实验室须带上预习报告，经教师检查同意方能进行实验。 2.遵守实验室规章制度，保持实验安静，严禁在实验室内吸烟或饮食。3.实验前，检查、清理所需的仪器、工具等。如有缺损，应立即向教师报告，不得私自调用。4.高度重视安全，遵守实验室的安全守则。进入实验室应先熟悉实验室的水、电开关。若遇事故应立即采取适当措施

2、，并报告教师。对违反操作规程造成事故者，应给予严肃处理。5.爱护仪器设备，严格按仪器设备使用说明书或操作规程操作。仪器设备或工具发生故障、损坏或丢失等情况，应立即向教师报告。严禁擅自拆卸、搬弄仪器设备。损坏仪器设备，应检查原因并登记损坏情况，按规定赔偿。公用工具用完后应立即放归原处。 6.实验记录要求真实、整齐、清楚，忠实于原始实验数据；明显偏离的实验结果需认真分析原因并重做实验。7.做完实验，学生应负责将仪器、工具整理还原，清洁设备，桌面、凳子收拾整齐，借用工具等及时归还。8.实验室中任何仪器、工具不得带出实验室。 9.实验报告应在实验教师规定时间内交实验室。实验三 扭转实验工程中有许多承受

3、扭转变形的构件，了解材料在扭转变形时的力学性能，对于构件的合理设计和选材是十分重要的。扭转变形是构件的基本变形之一，因此扭转实验也是材料力学基本实验之一。1. 实验目的(1) 测定低碳钢的剪切屈服强度s及剪切强度b。(2) 测定铸铁的剪切强度极限b。(3) 观察、比较低碳钢和铸铁在扭转时的变形和破坏现象，分析其破坏原因。(4) 比较低碳钢与铸铁在扭转时的力学性能。2.实验设备与工具(1) 扭转试验机 一台(2) 游标卡尺 0-150mm 一支(3) 试样(低碳钢、铸铁) 各一个3. 实验原理圆轴承受扭转时，材料处于纯剪应力状态。因此，常用扭转试验来研究不同材料纯剪作用下的机械性质。图1为低碳钢

4、Q235扭转实验扭矩T和扭转角的关系曲线，图2为铸铁HT200试件的扭转实验扭矩T和扭转角的关系曲线。图3为低碳钢和铸铁扭转破坏断口形式。 图1 低碳钢Q235扭转T曲线 图2 铸铁HT200扭转T曲线 图 3 低碳钢扭转破坏断口形式 图 4 铸铁扭转破坏断口形式由图1低碳钢扭转T曲线可以看出，低碳钢Q235的扭转T曲线类似于拉伸的FL曲线，有明显的弹性阶段、流动屈服阶段及强化阶段。随着试件变形，塑性区不断向圆心扩展，T曲线稍微上升，之后趋于平坦( ，其中W试件抗扭截面模量)。试件继续变形，材料进一步强化。到达T曲线最高点，试件发生断裂，获得最大扭矩Tb()。试件断裂后，呈现螺旋状塑性变形的痕

5、迹，断口平面与试件轴线垂直(图3)，表明是在剪应力作用下引起的切断。铸铁的T曲线如图2所示，从开始受扭，直至破坏，近似为一直线(s=)。铸铁的抗拉能力较抗剪能力弱，故断口面与试件轴线成45°角，无螺旋形状，这说明它的断裂是由于拉应力过大所引起的。4.实验方案4.1 实验设备、测量工具及试件根据使用技术先进性的程度，扭转试验机主要由单纯液压式扭转试验机和电子式试验机两大类，电子式试验机有单独的电子式扭转试验机或由万能试验机通过更换夹头实现。试件采用两端为扁形标准扭转试件，按国家标准金属材料 室温扭转试验方法（GB/T10128-2007）的规定制作，试件(如图7)的两端与试验机的扭转夹

6、头相联接。为方便观测试件的变形，试验前需用游标卡尺测量出试件的最小直径d0，计算抗扭截面模量WP。 图5 液压式扭转试验机 图6 电子式扭转试验机(a)扭转试样外形(b)扭转试样图7 扭转试样4.2 装夹、加载方案图8是扭转试样装夹示意图。装夹时，先将试样插入静夹头端（带有传感器的一端），然后调整试验机的动夹头，使之容易的让试样进入动夹头。扭转时，扭矩传感器固定不动，扭转电机带动下夹头转动，试件受到扭转。装入试样后，注意不要再旋转动夹头。图8 扭转试样装夹示意装夹完成后，进行开始加载试验。根据材料特性选择加载速率。试验结束，根据试验所画T曲线，计算低碳钢的s、b和铸铁的b。5.实验步骤5.1试

7、件原始参数的测量及标距的确定试验前，用游标卡尺在标距长度的中央和两端的截面处，按两个垂直的方向测量试件的直径，取三组数据平均值的最小值计算抗扭截面模量WP。并用记号笔或粉笔在试件表面画12条平行于轴线的直线或在试样上作一组如图7a所示的矩形框标记。5.2 试验条件设置按试件材料及尺寸大小，估算试件的最大扭矩Tb=b·WP，从而选定使用量程或进行试验设置(不同试验机设置内容不同)。5.3 试样装夹如前述装夹、加载方案所述。5.4 加载测试试件装夹完毕后，并确定数据设置正确后，就可以进行加载测试。测试过程中，试件很快进入屈服阶段、强化阶段。注意观察标距线的变化，横向标距线的距离不变，轴向标距线变成螺旋线而且间距变短。由于标距线的距离不断伸长，原来清晰的标距线变得不太清