2024年扭转实验报告

一、试验目的和规定1、测定低碳钢的剪切屈服點、剪切强度，观测扭矩-转角曲线（曲线）。2、观测低碳钢试样扭转破壞断口形貌。3、测定低碳钢的剪切弹性模量G。4、验证圆截面杆扭转变形的胡克定律（）。5、根据低碳钢的弹性模量,大概计算出低碳钢材料的泊松比。二、试验设备和仪器 1、微机控制扭转试验机。 2、游標卡尺。 3、装夹工具。三、试验原理和措施遵照国標（GB/T10128-1998）采用圆截面试样的扭转试验，可以测定多种工程材料在纯剪切状况下的力學性能。如材料的剪切屈服强度點和抗剪强度等。圆截面试样必须按上述国標制成（如图1-1所示）。试验两端的夹持段铣削為平面，這样可以有效地防止试验時试样在试验机卡頭中打滑。图1-1 试验机软件的绘图系统可绘制扭矩-扭转角曲线，简称扭转曲线（图1-2中的曲线）。 图3-2從图1-2可以看到，低碳钢试样的扭转试验曲线由弹性阶段（oa段）、屈服阶段（ab段）和强化阶段（cd段）构成，但屈服阶段和强化阶段均不像拉伸试验曲线中那么明显。由于强化阶段的過程很長，图中只绘出其開始阶段和最终阶段，破壞時试验段的扭转角可达以上。從扭转试验机上可以讀取试样的屈服扭矩和破壞扭矩。由和计算材料的剪切屈服强度和抗剪强度，式中：為试样截面的抗扭截面系数。當圆截面试样横截面的最外层切应力到达剪切屈服點時，占横截面绝大部分的内层切应力仍低于弹性极限，因而此時试样仍体現為弹性行為，没有明显的屈服現象。當扭矩继续增長使横截面大部分区域的切应力均到达剪切屈服點時，试样會体現出明显的屈服現象，此時的扭矩比真实的屈服扭矩要大某些，對于破壞扭矩也會有同样的状况。图1-3所示為低碳钢试样的扭转破壞断口，破壞断面与横截面重叠，断面是最大切应力作用面，断口较為平齐，可知為剪切破壞。图1-3材料的剪切弹性模量遵照国標（GB/T10128-1988）可由圆截面试样的扭转试验测定。在弹性范围内進行圆截面试样扭转试验時，扭矩和扭转角之间的关系符合扭转变形的胡克定律，式中：為截面的极惯性矩。當试样長度和极惯性矩均為已知時，只要测取扭矩增量和對应的扭转角增量，可由式计算得到材料的剪切弹性模量。试验一般采用多级等增量加载法，這样不仅可以防止人為讀取数据产生的误差，并且可以通過每次载荷增量和扭转角增量验证扭转变形的胡克定律。四、试验环节1、测量低碳钢试样直径d1，長度L；2、装夹试样；在试样上安装扭角测试装置，将一种定位环夹盒套在试样的一端，装上卡盘，将螺钉拧紧。再将另一种定位环夹套在试样的另一端，装上另一卡盘；根据不一样的试样標距规定，将试样搁放在對应的的V形块上，使两卡盘与V形块的两端贴紧，保证卡盘与试样垂直，以保证標距精确，将卡盘上的螺母拧紧。3、将试验机两端夹頭對正，清零、装夹紧试件，進行保护。4、运行POWERTEST软件，选择剪切弹性模量测定试验方案；表1-1试验程序试验名称1013低碳钢扭转破壞试验试验方向正转扭角传感器名標距扭角材料棒材试验方案扭矩控制0.5N·m/s目的扭矩控制5.0N·m扭矩保载20.0s扭矩控制0.5N·m/s目的扭矩控制10.0N·m扭矩保载20.0s扭矩控制0.5N·m/s目的扭矩控制15.0N·m扭矩保载20.0s扭矩控制0.5N·m/s目的扭矩控制20.0N·m扭矩保载20.0s扭矩控制0.5N·m/s目的扭矩控制25.0N·m扭矩保载20.0s扭角控制60.0。/min目的扭矩控制40.0N·m扭角控制120.0。/min目的扭矩控制600.0N·m扭角控制120.0。/min目的扭角控制3000.0.试验結束条件1、定扭矩980N·m2、定扭矩衰減率40%入口力54、按软件“运行”键，開始试验；5、记录多级等增量加载试验数据；6、试样被扭断後停机，取下试样，注意观测试样断口形貌；7、結束试验，将试验机复位并整顿現場。五、试验数据及处理成果1、低碳钢扭转试验数据表1-1直径测量表测點D（mm）测點一9.96mm测點二9.96mm测點三9.98mm均值9.967mm则根据试验可知低碳钢的有关参数:表1-2低碳钢剪切屈服强度、抗剪强度计算表扭矩切应力屈服點37.50542144.76极限點85.58842330.36 由上表可得低碳钢的剪切屈服强度，抗剪强度。 图1-4低碳钢扭角（度）—扭矩（N*m）破壞曲线图_图1-5低碳钢扭转破壞弹性阶段拟合曲线最佳线性拟合曲线函数為，故可以得出低碳钢的剪切弹性模量。低碳钢扭转破壞後的形式：试件表面出現45度螺旋线，试样的断面与横截面重叠，断面是最大切应力作用面，断口较為平齐，可知為剪切破壞。六、试验注意事项1、推進试验机移動支座時，切忌用力過大，以免损壞试样或传感器。2、進入软件前請确认试验机電源已打開。3、退出软件前請确定试验机電源已关闭。七、试验總結与思索1、弹性阶段的拟合曲线未通過原點，原因是装试样時并未完全夹紧，机器运转時产生松動。2、试验操作時，對试验环节不熟悉，不懂得標距是怎样定义的，不懂得V形块和卡盘的作用，导致無法對的的安装试件，後来要做好预习工作。3、整顿试验汇报最大的問題在于怎么处理数据，對于运用Matlab、E