材料力学2-2-扭转实验.ppt

力学实验教学中心 材料力学实验二 扭转实验 一、实验目的： 1、测定低碳钢剪切屈服极限 、强度极限 和铸铁的强度极限 ； 2、测定低碳钢的剪切弹性模量 ； 3、观察比较和分析以上两种材料在扭转时的变形和破坏现象。 二、实验设备: 1、CTT微机控制扭转试验机； 2、 0.02mm游标卡尺； 3、扭角仪。 三、实验步骤: 1、在试样两端及中间三处两个相互垂直方向上测量直径并取其算术平均 值，选用三处中的最小直径来计算原始横截面面积 、标距 ； 2、装夹试样，进行加载，测定低碳钢屈服扭矩 、最大扭矩 和铸铁 最大扭矩 ； 3、测定低碳钢的剪切弹性模量 G； 4、取下试样，观察试样断口破坏特征。 试件纯扭转时，材料处于纯剪切应力状态，是拉伸以外的又一重要应力状态，所以，常用扭转实验来研究不同材料在纯剪切应力状态下的力学性质。低碳钢试件扭转变形时，大致分为四个阶段：弹性阶段、屈服阶段、强化阶段和断裂阶段。铸铁为脆性材料，无屈服现象，扭矩达最大值时，试样突然断裂。 四、实验原理： O T j Tb Ts 在线弹性范围内测定G 低碳钢扭转曲线 O T j Tb 铸铁扭转曲线 T Ts r dr T= Ts T=Tb ts ts tb tb 五、扭角仪原理： T φ 0 A B 用鼠标分别指向A点、B点，在屏幕上显示出A点、B点的扭转角和扭矩。 d l T T A B 剪切弹性模量的测定 扭角仪 为A截面相对于B截面的扭转角 A B g Te Te 计算公式： 六、原始数据记录及计算公式： 低碳钢 原始直径 原始标距 屈服扭矩 最大扭矩 总扭转角 Q235 铸铁 原始直径 原始标距 最大扭矩 总扭转角 HT100 切变弹性模量 1、低碳钢扭转屈服极限、强度极限和单位扭转角： 2、铸铁扭转强度极限和单位扭转角： 3、剪切弹性模量： 七、试样断口分析 扭转试样任意一点都处于纯剪切应力状态 1.试样上的每一点都处于二向应力状态，且有最大剪应力 等于最大拉应力或最大压应力。 2.材料的特性：铸铁不抗拉，所以被拉断；低碳钢不抗剪，所以被剪断。 A T A T 铸铁扭转破坏断面与试样轴线成45度角且被拉应力拉断 低碳钢扭转破坏断面与试样轴线垂直且被剪应力剪断 低碳钢不抗剪，所以被剪。 八、实验报告要求 1、书写端正、整洁； 2、图表规范、可自行设计； 3、标注正确、全面； 4、实验原理既要有文字叙述，又要有图示； 5、仪器设备既要有文字叙述，又要有系统框图； 6、既要有结论，又要有误差分析； 7、综合比较两种材料拉伸、压缩、扭转的力学性能； 8、描述断口特征，并绘出断口示意图。