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扭转破坏实验实验报告

篇一：扭转实验报告

一、实验目的和要求

1、测定低碳钢的剪切屈服点?s、剪切强度?b，观察扭矩-转角曲

线（t??曲线）。

2、观察低碳钢试样扭转破坏断口形貌。3、测定低碳钢的剪切

弹性模量g。

4、验证圆截面杆扭转变形的胡克定律（??tl/gip）。5、依据低碳

钢的弹性模量,大概计算出低碳钢材料的泊松比。

二、试验设备和仪器

1、微机控制扭转试验机。2、游标卡尺。3、装夹工具。

三、实验原理和方法

遵照国家标准（gb/t10128-1998）采用圆截面试样的扭转试验，

可以测定各种工程材料在纯剪切情况下的力学性能。如材料的剪切屈

服强度点?s和抗剪强度?b等。圆截面试样必须按上述国家标准制成

（如图1-1所示）。试验两端的夹持段铣削为平面，这样可以有效地

防止试验时试样在试验机卡头中打滑。

图1-1

试验机软件的绘图系统可绘制扭矩-扭转角曲线，简称扭转曲线

（图1-2中的曲线）。图3-2从图1-2可以看到，低碳钢试样的扭转

试验曲线由弹性阶段（oa段）、屈服阶段（ab段）和强化阶段（cd

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段）构成，但屈服阶段和强化阶段均不像拉伸试验曲线中那么明显。

由于强化阶段的过程很长，图中只绘出其开始阶段和最后阶段，破坏

时试验段的扭转角可达10?以上。从扭转试验机上可以读取试样的

屈服扭矩破坏扭矩由算材料的剪切屈服强度抗剪强度式中：试样截面

的抗扭截面系数。ts和tb。和?s?3ts/4wt计?s和?b，wt??d0/16为

3?s?3ts/4wt计算材料的剪切屈服强度?s和抗剪强度?b，式中：

wt??d0/16

3

为试样截面的抗扭截面系数。

当圆截面试样横截面的最外层切应力达到剪切屈服点?s时，占横

截面绝大部分的内层切应力仍低于弹性极限，因而此时试样仍表现为

弹性行为，没有明显的屈服现象。当扭矩继续增加使横截面大部分区

域的切应力均达到剪切屈服点?s时，试样会表现出明显的屈服现象，

此时的扭矩比真实的屈服扭矩ts要大一些，对于破坏扭矩也会有同

样的情况。

图1-3所示为低碳钢试样的扭转破坏断口，破坏断面与横截面重

合，断面是最大切应力作用面，断口较为平齐，可知为剪切破坏。

图1-3材料的剪切弹性模量g遵照国家标准（gb/t10128-1988）

可由圆截面试样的扭转试验测定。在弹性范围内进行圆截面试样扭转

试验时，扭矩和扭转角之间的关系符合扭转变形的胡克定律

??tlp

4

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i??d0为截，式中：p

面的极惯性矩。当试样长度l和极惯性矩ip均为已知时，只要测

取扭矩增量

?t和相应的扭转角增量??，可由式

g?

?t?l

ip

计算得到材料的剪切弹性模量。实验通常采用多级等增量加载