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试验（二） 扭转试验及剪切弹性模量G的测定 一、实验前预习及准备要求 认真熟悉教材中关于扭转相关的知识内容，阅读实验指导书中扭转实验的各个环节步骤，对思考题进行初步理解，力求带着问题进入实验。 接通电源；打开试验机开关，正常启动后进入试验机控制界面；打开电脑；运行试验程序，进入试验软件主界面。 二、概述 常温、静载条件下，测试材料受扭转变形的力学指标，是一项重要的力学实验。通过试验，可以测定材料的‘抗扭屈服强度’（屈服极限）、‘抗扭强度’（强度极限）及‘切变模量’等力学性能指标。这些性能指标对承受扭转变形的材料进行力学分析计算、工程设计、选择材料和新材料开发都有重要的作用。 三、 实验目的 通过实验测定‘抗扭屈服强度’（剪切屈服极限）τs 、‘抗扭强度’（剪切强度极限）τb,了解掌握这些指标的测取方法及过程。 通过‘数据分析’窗口提取相关数据计算出切变模量（剪切弹性模量）G 。 四、实验原理 1、低碳钢扭转 【抗扭屈服强度】（剪切屈服极限）： （Mpa） [ 式中： T s – 屈服阶段最小扭矩值（N · mm ）； W – 抗扭截面模量（mm3）； （mm3）； d -- 试样横截面直径（mm）。] 【抗扭强度】（剪切强度极限）： （Mpa） [ 式中： Tb – 破坏前最大扭矩值（N · mm ）] 在上述两式中都存在 3/4 的系数，来源见图一。 （a）初态 （b）中间态 （c）填满态 图 一 扭转等直圆轴进入屈服状态切应力变化图 当扭转等直圆轴到达初态时，T—φ试验曲线上的扭矩T并没有进入屈服阶段，但此时截面边缘上的切应力已经达到τs ，进入实际屈服阶段，有D·τρ= 2ρ·τs。此时的扭矩： 中间变化过程是塑性变形环逐渐变大直到填满整个截面的过程。达到填满态时的扭矩： 结果：= 。 [对应T—φ试验曲线上的扭矩] 抗扭强度式中系数也可如此推理。 图 二 低碳钢扭转试 图 三 低碳钢、铸铁扭转（扭矩T—转角φ）试验曲线 五、实验设备 ND-1000微机控制扭转试验机 图 四 ND-1000微机控制扭转试验机 图 五 扭转软件入主界面 在扭转软件入主界面内（见图五），点击‘联机’，联通电脑与扭转试验机。 点击‘试样录入’出现对话框（见图六），在带有*的选项内填写相应的参数。然后‘保存’、‘关闭’。 图 六 录入试样参数对话框 在主界面内点击‘参数设置’出现对话框第一页（见图七），开始扭矩值填写1 N·m（试验机最大扭矩值的千分之四以下即可）。点击‘下一步’，进入第二页（见图八）， 在需要获取的指标前方框内打上‘√’。点击‘下一步’，进入第三页（见图九），填写铸铁断裂百分比只要小于100% 即可，而低碳钢填20~50% 即可。后面若干页的参 图七 参数设置第一页 图 八 参数设置第二页 图 十 低碳钢扭转弹性阶段的曲线 数不需变动，点击‘关闭’，返回主界面。 清零，①可在主界面内点击‘清零’键清零。②可在试验机控制面板上按动‘0’、‘1’、‘2’三个键完成清零。 点击‘试验开始’进行试验。在低碳钢试验中的弹性阶段和屈服阶段，可保持60°/min的转速，进入强化阶段后可在主界面右端‘到达速度’栏内填360°/min ，然后点击‘确定’，则试验机以每秒增加5°速率从60°/min逐渐增加到最大转速360°/min 。这样做可节省时间，对实验结果几乎没有影响。 记录实验结果数据。低碳钢试验结束后，①在主界面内‘结果信息’栏内只能记录到‘最大扭矩’和‘下屈服扭矩’，不全面。②进入‘数据管理’窗口，点击‘分析’，并在选项‘最大扭矩’及‘下屈服扭矩’前方框中打上‘√ ’，记录Tb　、Ts 。然后将试验曲线上的弹性阶段放大（见图十，通过点击右键，选择‘改编曲线坐标’项，选用适当纵横坐标量程 ），再选择‘跟踪采样点’项，让小黑点在斜线部分选择相应两点，并记录：φ1（X1）= ？；φ2（X2）= ？；T1（Y1）= ？；T2（Y2）= ？，用于计算G 。 图 九 参数设置第三页 七、思考题 低碳钢和铸铁扭转试验在变形方式和破坏特征有何不同？试分析产生破坏的原因。 根据拉伸、压缩和扭转试验结果， 分析塑性材料（低碳钢）和脆性材料（铸铁）的力学性能。 试对转角φ的公式进行量纲（单位）分析。 试说明主界面上显示的转角φ值，就是扭转试样截面Ⅱ相对于截面Ⅰ的转角？ 对于本次实验你的体会是什么你有什么建议吗 八、书写实验报告要求 要求每一位同学独立完成自己的实验报告，禁止抄袭 。 叙述清楚实验的目的、原理及做实验使用的设备、工具 。 记述清楚试验的具体步骤环节（主要是低碳钢扭