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材料力学金属扭转实验报告材料力学金属扭转实验PAGEOF材料力学金属扭转实验报告【实验目的】1、验证扭转变形公式，测定低碳钢的切变模量G。；测定低碳钢和铸铁的剪切强度极限握典型塑性材料（低碳钢）和脆性材料（铸铁）的扭转性能；2、绘制扭矩一扭角图；3、观察和分析上述两种材料在扭转过程中的各种力学现象，并比较它们性质的差异；4、了解扭转材料试验机的构造和工作原理，掌握其使用方法。【实验仪器】仪器名称数量参数游标卡尺10-150mm，精度0.02mmCTT502微机控制电液伺服扭转试验机1最大扭矩500N·m，最大功率0.4kw低碳钢、铸铁各1标准【实验原理和方法】1.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，当达到某一值时，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，低碳钢的扭转屈服应力为式中：为试样在标距内的抗扭截面系数。在测出屈服扭矩后，改用电动快速加载，直到试样被扭断为止。这时测矩盘上的从动指针所指示的外力偶矩数值即为最大力偶矩，低碳钢的抗扭强度为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图如图1-3-2所示。当达到图中点时，与成正比的关系开始破坏，这时，试样表面处的切应力达到了材料的扭转屈服应力，如能测得此时相应的外力偶矩，如图1-3-3a所示，则扭转屈服应力为经过点后，横截面上出现了一个环状的塑性区，如图1-3-3b所示。若材料的塑性很好，且当塑性区扩展到接近中心时，横截面周边上各点的切应力仍未超过扭转屈服应力，此时的切应力分布可简化成图1-图1-3（a）（b）（c）图1-3由于，因此，由上式可以得到满足线性关系二、计算低碳钢模量GGGG所以，G三、计算低碳钢和铸铁的剪切强度极限1、低碳钢：屈服极限：τ强度极限：τ2、铸铁强度极限：τ端口形状：低碳钢铸铁【实验思考】1、试件的尺寸和形状对测定弹性模量有无影响?为什么?答：弹性模量是材料的固有性质，与试件的尺寸和形状无关。2、逐级加载方法所求出的弹性模量与一次加载到最终值所求出的弹性模量是否相同?为什么必须用逐级加载的方法测弹性模量?答:逐级加载方法所求出的弹性模量与一次加载到最终值所求出的弹性模量不相同，采用逐级加载方法所求出的弹性模量可降低误差，同时可以验证材料此时是否处于弹性状态，以保证实验结果的可靠性。3、碳钢与铸铁试件扭转破坏情况有什么不同?分析其原因.答：碳钢扭转形变大，有屈服阶段，断口为横断面，为剪切破坏。铸铁扭转形变小，没有屈服阶段，断口为和轴线成约45°的螺旋形曲面，为拉应力破坏。4、铸铁扭转破坏断口的倾斜方向与外加扭

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