材料力学扭转实验

§1－2扭转实验一、实验目的1、测定低碳钢的剪切屈服点τs，抗扭强度τb。2、测定铜棒的抗扭强度τb。3、比较低碳钢和铜棒在扭转时的变形和破坏特征。二、设备及试样1、伺服电机控制扭转试验机（自行改造）。2、0.02mm游标卡尺。3、低碳钢φ10圆试件一根，画有两圈圆周线和一根轴向线。4、铜棒铁φ10圆试件一根。三、实验原理及方法塑性材料试样安装在伺服电机驱动的扭转试验机上，以6-10º/min的主动夹头旋转速度对试样施加扭力矩，在计算机的显示屏上即可得到扭转曲线（扭矩-夹头转角图线），如下图为低碳钢的部分扭转曲线。试样变形先是弹性性的，在弹性阶段，扭矩与扭转角成线性关系。弹性变形到一定程度试样会出现屈服。扭转曲线扭矩首次下降前的最大扭矩为上屈服扭矩Tsu；屈服段中最小扭矩为下屈服扭矩Tsl，通常把下屈服扭矩对应的应力值作为材料的屈服极限τs，即：τs=τsl=Tsl/W。当试样扭断时，得到最大扭矩Tb，则其抗扭强度为τb=Tb/W式中W为抗扭截面模量，对实心圆截面有W=πd03/16。铸铁为脆性材料，无屈服现象，扭矩-夹头转角图线如左图，故当其扭转试样破断时，测得最大扭矩Tb，则其抗扭强度为：τb=Tb/W四、实验步骤1、测量试样原始尺寸分别在标距两端及中部三个位置上测量的直径，用最小直径计算抗扭截面模量。2、安装试样并保持试样轴线与扭转试验机转动中心一致。3、低碳钢扭转破坏试验，观察线弹性阶段、屈服阶段的力学现象，记录上、下屈服点扭矩值，试样扭断后，记录最大扭矩值，观察断口特征。4、铜棒扭转破坏试验，试样扭断后，记录最大扭矩值，观察断口特征。五、实验数据处理1、试样直径的测量与测量工具的精度一致。2、抗扭截面模量取4位有效数字。3、力学性能指标数值的修约要求同拉伸实验。六、思考题1、低碳钢扭转时圆周线和轴向线如何变化？与扭转平面假设是否相符？2、如用木材或竹材制成纤维平行于轴线的圆截面试样，受扭时它们将按怎样的方式破坏？3、根据低碳钢和铜棒的破口特征，分析两种材料扭转破坏的原因？1、比较低碳钢拉伸和扭转实验，从进入塑性变形阶段到破坏的全过程，两者变形有何明显的区别？