材料力学金属扭转实验报告
【实验目的】
1、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握典型塑性材料(低碳钢)和脆性材料(铸铁)的扭转性能;
2、绘制扭矩一扭角图;
3、观察和分析上述两种材料在扭转过程中的各种力学现象,并比较它们性质的差异;
4、了解扭转材料试验机的构造和工作原理,掌握其使用方法。
【实验仪器】
【实验原理和方法】
1.测定低碳钢扭转时的强度性能指标
试样在外力偶矩的作用下,其上任意一点处于纯剪切应力状态。随着外力偶矩的增加,当达到某一值时,测矩盘上的指针会出现停顿,这时指针所指示的外力偶矩的数值即为屈服力偶矩,低碳钢的扭转屈服应力为
式中:为试样在标距内的抗扭截面系数。
在测出屈服扭矩后,改用电动快速加载,直到试样被扭断为止。这时测矩盘上的从动指针所指示的外力偶矩数值即为最大力偶矩,低碳钢的抗扭强度为
对上述两公式的来源说明如下:
低碳钢试样在扭转变形过程中,利用扭转试验机上的自动绘图装置绘出的图如图1-3-2所示。当达到图中点时,与成正比的关系开始破坏,这时,试样表面处的切应力达到了材料的扭转屈服应力,如能测得此时相应的外力偶矩,如图1-3-3a所示,则扭转屈服应力为
经过点后,横截面上出现了一个环状的塑性区,如图1-3-3b所示。若材料的塑性很好,且当塑性区扩展到接近中心时,横截面周边上各点的切应力仍未超过扭转屈服应力,此时的切应力分布可简化成图1-7c所示的情况,对应的扭矩为
图1-3-2 低碳钢的扭转图
(a) (b) (c)
…… …… 余下全文