扭转实验报告

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扭转实验报告

浙江大学材料力学实验报告
(实验项目扭转)
1.2.3.
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b
比较低碳钢和铸铁试样受扭时的变形规律及其破坏特性。

二、设备及试样:
1.扭转试验机,如不进行破坏性试验,验证变形公式合测定G的实验也可在小型扭转试验
机装置上完成;2.扭角仪;3.游标卡尺;
4.试样,扭装试样一般为圆截面。三、实验原理和方法:
1、测定切变模量GA、机测法:G
Tl0
,其中,为百分表读数,Ip为圆截面的极惯性矩;Ipb
选取初扭矩To和比例极限内最大试验扭矩Tn,ToTn分成n级加载,每级扭矩增量为每一个扭矩Ti都可测出相应的扭角i与扭矩增量T对应的扭角增量是iii1,TGi
Tl0
,i12,,n,Gi
Ipi
G
1
Gi,=1,2,3,nn
B、电测法:G
TT
,应变仪读数为r,Wt为抗扭截面系数;WtrWt
选取初扭矩To和比例极限内最大试验扭矩T,To到Tn分成n级加载,每级扭矩增量为每一个扭矩Ti都可测出相应的读数i,与扭矩增量T对应的读数增量是iii1,TGi
T
=12,,,Gi:
Wti
G
1
Gi,i=12,3,nn
2、测定低碳钢和铸铁的剪切强度极限b
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对于低碳钢:b
3Tb
4Wt
而对于铸铁,变形很小即突然断裂,b可按线弹性公式计算,
四,实验数据记录计计算结果
1、切变模量G试验试样尺寸及有关参数
试样直径d/m1
试样标距
加力杆力臂长度
amm500
b
Tb
Wt
扭角指示器中心高度bm
60
应变计灵敏系数
k2.08
o/mm
0
Wt
d3
16
=1.6×10-7m
d4
32
Ip
施加扭矩T/Nm=T19.8×0.5T2=2×9.8×05
T3=3×9.8×0.5T=4×9.8×0.5
T5=5×9.8×0.5
平均增量
=9.81×1010m
应变电测法应变仪读数读数i/
2、切变模量G试样结果
扭角指示器百分表读数1/10mm读数Ci/

CiCiCi1iii1
1.837.070.106.6141217.7
(Cim
Ci
n
---35.233.536.134.665=35.2(1/1
0265993118843
(im
i
n
----9629601295295=296.6
00mm
/GP
Tlo
机测法G=8.1G
Ipm

2/3
电测法G
l
=8.(im
GPa

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3、低碳钢和铸铁的剪切强度极限τb的测定结果材料铸铁低碳钢
扭矩极限Tb
剪切强度极限τ
5.95×9.8N·m10.35×9.8N·m298P388MPa
五、实验总结报告:通过实验得到以下体会:
1.圆轴扭转的平面假设不但使理论推导变得简单,而且也符合试验结果,以低碳钢扭
转试验为例,在低碳钢扭转变形而又不断裂的情况下,横向划线基本没有什么变化,而纵向划线成为螺旋线,且螺旋线逐渐接近,直至断裂,从实验的角度证明了平面假设;

2.铸铁与低碳钢在断裂时的断裂面不同,低碳钢沿横截面断裂,而铸铁沿45螺旋面
断裂;
3.对物理现象过程的分析具有重要意义,过程不同得出的结果甚至计算公式都不同,
例如低碳钢和铸铁的断裂过程不相同,剪切强度极限τ的计算公式不尽相同。4.从理论研究中作出合理的假设,再在试验中进行验证,从而证明假设的正确性,
是理论研究中常用的思想方法,值得我们在以后的学习中体会,借鉴。
六、思考题
4
1、由TsWts,得Ts=31.36N·m,由于在测G,要在其弹性阶段内,所以Tn
3
最大只能取31.3N·m
3、明显的区别在于:低碳钢拉伸实验中进入塑性变形阶段到破坏的全过程经历了屈服阶段,强化阶段和局部变形阶段三个阶段,而低碳钢扭转实验中横截面的边缘处先形成环形塑性区,再逐渐向圆心扩展,直到整个截面几乎都是塑性区,直致断裂,但没有几个阶段的划分。
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