实验三扭转试验

一、    实验目的

1、通过对低碳钢和铸铁这两种典型材料在扭转破坏过程的观察和对试验数据、断口特征的分析，了解它们的扭转力学性能特点；

2、测定低碳钢的剪切弹性模量G；

3、利用电子式扭转试验机测定低碳钢扭转时的剪切屈服极限   、剪切强度极限    和单位扭角θ；以及测定铸铁扭转时的剪切强度极限    和单位扭角θ；

 3、掌握电子扭转试验机的工作原理及使用方法。

二、实验仪器、设备

            

                                            微机控制扭转试验机                                                     游标卡尺

 

二、    试样

1、试样制备

本实验采用圆形低碳钢和铸铁试样，直径为10mm，夹持头部根据试验机夹头结构而定.

 

2、    试样直径测量

取试样标距的两端和中间共三个截面，每个截面在相互垂直的方向各量取一次直径，取其算术平均值为平均直径，取三个截面中最小的平均直径作为被测试样的原始直径。

 

三、    实验原理

1）、测定切变模量G

    测定切变模量实验装置如下图所示，将固定臂和转动臂固定在试样上，之间距离为50mm，由标距定位套保证。固定臂和转动臂之间有一空间用来安放扭转引伸计。

 

    试样受扭（反转）时，固定臂和转动臂之间距离会发生变化，其变化值b由扭转引伸计测量。变化值b与扭转角φ之间的关系为

式中：R——扭转中心至引伸计测量刃口之间的距离，其值为50mm。

    由扭转角φ可以得出剪切弹性模量G的公式

式中：L是试样的标距长度，其值为50mm；

      I_p为极惯性矩，

      T为扭矩大小。

将引伸计与主机联接，可由试验程序直接求出剪切弹性模量G。但实验中扭矩值需超过材料的屈服荷载值后才能得出G值。

2）、低碳钢扭转

低碳钢在扭转的时候在比例极限内处于弹性状态。随着扭矩增加，开始进入屈服阶段，塑性区域由边缘逐渐向圆心扩展，直到整个截面都是塑性区。

剪切屈服极限：

式中：           为试件的抗扭截面系数。

剪切强度极限：

3）、铸铁扭转

铸铁在扭转的时候变形很小就突然断裂，破坏由拉应力引起。

剪切强度极限

 

四、操作规程及注意事项

（1）连接好试验机电源，电脑电源。

（2）打开电脑，打开扭转试验机右侧绿色电源开关。双击电脑桌面图标，打开扭转实验机软件。

（3）选择试验方法金属室温扭转试验。

（4）准备试样，把试样尺寸量好，记录下来。

（5）把试样通过专用工具夹持到设备上（夹持位置可以通过小显示屏去调节）。

a、先夹持试样的右端到试验机上固定。

b、套上扭角仪。

c、用试验机控制旋转试验机夹头，使得两端夹头对齐，再把试样左端用加套管夹紧。

（6）点击软件中部显示的新建文件  按键，录入试样信息后，按确定键确定。

（7）根据标准要求选择试验速度，点软件右下角运行键，设备开始工作至试样扭断停机。
（8）记录软件中显示的实验结果，并进行分析。

（9）取下试件及扭转计，观察试件断口形状。

（10）把扭转计和夹具放入收纳盒中，废弃试件放入废品处理处，并关闭电脑和试验机电源。

 

五、实验记录和计算表