软钢和铸铁扭转试验-实验室报告

对…进行扭转试验

1. 低碳钢试样
2. 铸铁试样

目的:

1. 研究材料的剪切应力~剪切应变行为。
2. 研究这些材料在扭转作用下的破坏模式。
3. 确定机械性能，如弹性模量，刚度模量，剪切强度，剪切应变和扭转延性。

装置:

1. 10吨Buckton通用测试机
2. 游标卡尺
3. 钢尺

测试程序:

1. 注意试件的尺寸并画出试件的形状。
   (注意有效长度、总长度、直径等)
2. 将标本固定到10吨Buckton UTM中。
3. 采用扭转控制方法(另一种是扭转应变控制方法)
4. 要对样品施加捻度，按要求的捻度逆时针旋转手柄。机器的一个完整的周期将给予4°捻度。
5. 机器的平衡臂又会受到干扰。试着在相关处理的帮助下进行平衡，并记录平衡负载的值。
6. 随着扭转值的增加，重复相同的步骤，直到构件失效。
   杠杆臂= 50.8mm
   扭矩=杠杆臂x负载16T
   
7. 检查试件的破坏模式，并在破坏后绘制草图。(铸铁也一样)

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观察和计算:

相关的理论:

1.转矩:

偶或力的扭转作用称为扭矩。用双箭头表示。

2.扭转:

施加在垂直于构件纵轴的平面上的力矩称为
扭转。

3.扭矩与力矩的区别:

4.扭矩:

它是截面左边或右边的扭矩之和。

5.弯曲理论:

6.扭转理论:

假设:

1. 材料是均匀的。
2. 圆形截面保持圆形，不变形。
3. 垂直于其纵轴的材料的平面截面在施加扭矩后保持平面且不弯曲。
4. 轴是在垂直于平面纵轴的平面上由一对或扭矩载荷的。
5. 剪切应力与剪切应变成正比，说明胡克定律是适用的。
6. 在受扭矩作用的圆形轴中，剪切应变呈线性变化。

在那里,

t，剪切应力为MPa
r，轴的半径，单位为毫米。
T扭矩。
J，极转动惯量。
G，刚性模量。
θ扭转角。
l，试件/轴的长度

7.极惯性矩:

的几何刚度X-sec称为极惯性矩。它是抗扭转的阻力，关于x轴的面积力矩的总和。

圆截面:

空心轴:

扭转刚度/刚度模量/剪切弹性模量:

当材料受到纯扭转载荷时，剪切应力与剪切应变曲线的斜率称为刚度模量(剪切、扭转刚度中的弹性模量)

9.毒的比例:

材料在受轴向载荷时的横向应变与纵向应变之比，且始终小于1。

10.低碳钢的拉扭屈服强度关系:

从屈服准则的VON MISES可以得到简单拉应力和纯剪切应力之间的关系。

11.抗扭强度:

• 它是材料在受扭转载荷时的极限强度。
• 它是一种材料在断裂前所承受的最大扭转应力。
• 它与抗拉强度相似。

12.扭转变形:

在扭转试验中，由规定扭矩引起的试样角位移。它等于以弧度为单位的扭转角除以规长或有效长度。

13.扭转应变,y:

扭转试验中与规定扭矩相对应的应变。它等于扭转变形乘以轴的半径。它的单位是弧度。

14.扭转应力,T:

在圆形轴的扭转试验中，材料在特定扭矩下所产生的剪应力。可以使用表达式计算。

15.低碳钢和铸铁试样的预期失效及原因:

韧性材料的扭转断裂一般发生在垂直于棒材轴线的最大剪应力面，而脆性材料的扭转断裂则发生在垂直于棒材轴线的最大剪应力面，而脆性材料的扭转断裂则发生在垂直于棒材轴线的最大剪应力面。