扭转梁通用试验大纲

扭转实验报告
目录
1. 标题
1.1 概述
1.2 背景
2. 实验设计
2.1 实验目的
2.2 实验材料
2.3 实验步骤
2.4 实验结果
3. 结论
3.1 总结
3.2 展望
概述
本实验报告旨在讨论扭转实验的设计与结果。

扭转实验是一项常见的科学实验，旨在验证某种理论或假设。

通过实验，科学家们可以检验他们的研究假设，并从中获取有益的信息。

背景
扭转实验在科学研究中占据重要地位，其过程严谨而详尽。

通过扭转实验，科学家可以验证其研究假设的正确性，为进一步研究提供基础。

实验设计
实验目的
扭转实验的目的是验证特定理论或假设的有效性，并获取实验证据。

实验材料
实验所需材料包括实验装置、样本等。

实验步骤
1. 准备实验装置并调试。

2. 收集所需样本并进行前期处理。

3. 进行实验操作并记录数据。

4. 分析数据并得出结论。

实验结果
实验结果表明……
结论
总结
本次扭转实验验证了研究假设的有效性，结果具有重要的科学意义。

展望
未来可以进一步深入研究扭转实验的应用，探索更广泛的科学领域。

引言概述：本文是《扭转实验的实验报告（二）》。

扭转实验是一种用于研究材料的力学性质的实验方法。

在本次实验中，我们通过对不同材料的扭转实验进行了测试和分析，并总结了实验结果，以期进一步了解材料的力学性能和变形行为。

正文内容：一、实验目的：1.1研究不同材料在扭转载荷下的力学性能；1.2分析不同材料在扭转载荷下的变形行为；1.3比较不同材料的扭转刚度和扭转强度。

二、实验装置和材料：2.1实验装置：我们使用了一台扭转试验机进行实验。

该试验机能够提供控制扭转载荷的功能，并能够测量样品的扭转角度和扭矩；2.2实验材料：我们选择了不同种类的材料进行实验，包括金属材料、塑料材料和复合材料等。

三、实验方法：3.1样品制备：我们按照一定规格和尺寸制备了不同材料的样品。

样品的形状和尺寸应符合国际标准，以保证实验结果的可比性；3.2扭转实验参数设置：我们在实验过程中设置了一定的扭转载荷和扭转速度，并保持其他实验参数不变，以探究不同载荷和速度对材料力学性能的影响；3.3数据采集和分析：我们使用实验装置提供的数据采集系统记录样品的扭转角度和扭矩，并进行数据分析和统计。

四、实验结果：4.1不同材料的扭转刚度比较：我们对不同材料的扭转刚度进行了比较。

实验结果显示，金属材料具有较高的扭转刚度，而塑料材料和复合材料的扭转刚度较低；4.2不同材料的扭转强度比较：我们对不同材料的扭转强度进行了比较。

实验结果显示，金属材料具有较高的扭转强度，而塑料材料和复合材料的扭转强度较低；4.3不同材料的变形行为分析：我们对不同材料在扭转载荷下的变形行为进行了分析。

实验结果显示，金属材料变形较小且具有较高的弹性恢复性，而塑料材料和复合材料的变形较大且难以恢复；4.4不同材料的破坏形态观察：我们对不同材料在扭转载荷下的破坏形态进行了观察。

实验结果显示，金属材料在破坏前具有明显的塑性变形，而塑料材料和复合材料的破坏形态主要表现为断裂；4.5材料力学性能与组织结构的关系：我们分析了材料力学性能与其组织结构之间的关系。

扭转实验一．实验目的：1.学习了解微机控制扭转试验机的构造原理，并进行操作练习。

2.确定低碳钢（铸铁）试样的直径d 、扭转截面系数Wp ，低碳钢试样在不同扭矩T 下的最大剪应力τ。

3.观察不同材料的试样在扭转过程中的变形和破坏现象。

二．实验设备及工具扭转试验机，游标卡尺、扳手。

三．试验原理：塑性材料和脆性材料扭转时的力学性能。

低碳钢的剪切流动极限和强度极限的计算公式中应该乘一系数3/4。

原因是这样：圆周扭转在弹性范围内剪应力分布如图a 所示，对于塑性材料，当扭矩增大到一定数值后，试样表面应力先达到流动极限，并逐渐向内扩展，形成环形塑性区，如图b 所示。

若扭矩逐渐增大，塑性区也不断扩大。

当扭矩达到时，横截面上的剪应力都近似达到如图c所示，在这种剪应力分布下，流动时剪应力公式为。

在扭矩继续增加时，试样继续变形，材料进一步强化，当试样扭断时，整个横截面上的剪应力都达到，此时最大扭矩为，因此剪切强度极限和流动极限一样，近似地.由于铸铁是脆性材料，应力在横截面上从开始受力直至破坏都保持为线性分布，当试样边缘上的剪应力达到时，此时最大扭矩为，故仍有弹性阶段的应力公式计算强度极限。

四．实验步骤1.a 低碳钢实验（青山试验机） （1）量直径：用游标卡尺量取试样的直径。

在试样上选取3各位置，每个位置互相垂直地测量2S τS M S τρτW M S S 43=b τb M ρτW M b b 43=b τb M 0d次直径，取其平均值；然后从3个位置的平均值中取最小值作为试样的直径。

（2）安装试样：启动扭转试验机，手动控制器上的“左转”或“右转”键，调整活动夹头的位置，使前、后两夹头钳口的位置能满足试样平口的要求，把试样水平地放在两夹头之间，沿箭头方向旋转手柄，夹紧试样。

（3）调整试验机并对试样施加载荷：在电脑显示屏上调整扭矩、峰值、切应变1、切应变2、夹头间转角、时间的零点；根据你所安装试样的材料，在“实验方案读取”中选择“教学低碳钢试验”，并点击“加载”而确定；用键盘输入实验编号，回车确定（按Enter 键）；鼠标点“开始测试”键，给试样施加扭矩；在加载过程中，注意观察屈服扭矩的变化，记录屈服扭矩的下限值，当扭矩达到最大值时，试样突然断裂，后按下“终止测试”键，使试验机停止转动。

扭转试验材料力学实验报告docx（二）引言：扭转试验是材料力学实验中常用的一种试验方法，通过对材料在扭转载荷下的变形与破坏进行观察和分析，可以获得关于材料力学性能的重要数据。

本文档将对扭转试验的原理和实验过程进行详细介绍，并结合相应的示意图和数据进行分析和解读。

一、扭转试验原理1. 扭转载荷的作用机理2. 扭转角与转矩之间的关系3. 扭转试验的应用领域二、扭转试验的实验准备1. 试验设备和装置的选用2. 样品的制备和处理3. 扭转试验条件的设定4. 扭转试验的安全注意事项5. 实验前的校验和预处理三、扭转试验的实验步骤1. 材料样品的固定和装夹2. 扭转试验条件的设定和调整3. 开始扭转试验并记录相关数据4. 观察和记录样品的变形和破坏情况5. 扭转试验结束后的数据处理和分析四、扭转试验结果的数据分析1. 扭转角与转矩的关系曲线分析2. 弹性区和塑性区的划分及标定3. 材料的扭转刚度和扭转强度计算4. 扭转试验结果与其他力学性能指标的关联性分析5. 结果的可靠性评估和误差分析五、扭转试验的优化和改进1. 设备和装置的改进方向2. 试验方法和参数的优化建议3. 数据处理和分析方法的改进思路4. 实验结果和结论的潜在影响和应用方向5. 对未来扭转试验的展望和研究方向总结：通过对扭转试验的详细介绍和分析，本文档对扭转试验的原理、实验步骤、数据分析等方面进行了全面的阐述。

扭转试验对于研究材料的力学性能具有重要意义，但仍存在一些局限性和改进空间。

随着科学技术的不断进步，我们可以预见，在未来的研究中，扭转试验将得到更广泛和深入的应用，并为材料科学领域的发展做出更大的贡献。

§ 3 金属材料的扭转试验工程中有很多承受扭转的构件，如各类电动机轴、传动轴、钻杆等。

材料在扭转变形下的力学性能，如扭转屈服点、抗扭强度、切变模量等，是进行扭转强度和刚度计算的依据。

作为材料力学试验中最基本、最典型的试验之一，本节将介绍切变模量G ，扭转屈服点S τ、抗扭强度b τ的测定方法以及扭转破坏的规律和特征。

一、实验目的1. 测定铝合金材料的切变模量G 。

2. 测定低碳钢的屈服点s τ或上屈服点su τ、下屈服点sL τ和抗扭强度b τ。

3. 观察并分析不同材料在扭转时的变形和破坏现象。

二、设备和仪器1. RNJ-500微机控制电子扭转试验机。

2. 小扭角传感器。

3. 游标卡尺。

三、试样采用直径10mm 、标距50毫米的圆形试样，端部铣成相对两平面以便夹持,如图1-19所示。

四、测试原理和方法 1．切变模量G材料的切变模量G 是在扭转过程中，线弹性范围内切应力和切应变之比。

切变模量G 是计算构件扭转变形的基本参数，可采用逐级加载法或图解法测定。

（1）逐级加载法测G先通过试验机采用手动形式施加初始扭矩T 0，然后采用等增量加载，加载五次，第i 次加载后扭矩为()5,2,1,00 =∆+=i Ti T T i （a ）式中：0T 为初扭矩，T ∆为每级扭矩增量。

标距间相对扭转角由试验机提供的小角度扭角仪测量获得，记录每级载荷下的扭转角()5,2,1,0 =i i ϕ。

各级加载过程中的切变模量为()01Pi i i TL G I ϕϕ-∆=-取平均值图1-19 扭转试样P 0P 1i i iTL G I TL G n n nI ϕϕ∆∆∆===∆∑∑∑ （1-31） 或采用最小二乘法计算切变模量G 。

由弹性扭转公式0PTL GI ϕ∆∆=，令 0PL a T GI ϕ∆==∆ (b) 式中：L 0为试样的标距，P I 为截面对圆心的极惯性矩。

由最小二乘原理知系数a 为 ∑∑=2iii xy x a （c ）因实验给出的载荷是0T T i -，测得的变形是0ϕϕ-i ，因此上式中i x 表示0T T i -，i y 表示0ϕϕ-i ，代入上式并与式b 联立得()()()2P00ii i T T L G I T T ϕϕ-=--∑∑ (1-32a )将a 式代入，上式化为()2P0i iTL G I i ϕϕ∆=-∑∑ (1-32b )屈服点s τ、上屈服点su τ和下屈服点sL τ以及抗扭强度b τ测定 （1）屈服点s τ、上屈服点su τ和下屈服点sL τ（低碳钢）测定拉伸时有明显屈服现象的金属材料（如低碳钢）在扭转时同样有屈服现象。

扭转实验报告实验内容实验报告：扭转实验实验目的：本次实验旨在研究材料在扭转力下的行为规律，通过比较不同材料的扭转性能，探讨材料的抗扭转能力与材料的结构有关的可能性。

实验器材：1. 扭转试验机2. 计时器3. 扭转试验样品实验步骤：1. 将扭转试验机安装好，并校准。

2. 准备不同种类的材料样品，将其固定在扭转试验机上。

3. 设置实验参数，包括转速、扭力和试验时间等。

4. 启动扭转试验机，开始实验。

5. 在试验过程中记录样品的扭转角度、扭转力和时间等数据。

6. 实验结束后，处理数据，得到相应的扭转性能指标，并进行比较分析。

7. 编写实验报告，总结实验结果并提出可能的结论。

实验结果：通过本次实验，得到了不同材料的扭转性能指标，并进行了比较分析。

以下为实验结果总结：1. 不同材料的扭转角度与扭转力呈现出不同的变化趋势。

部分材料扭转角度随扭转力的增加呈线性增加，而其他材料则呈非线性增加。

这说明材料的结构和性质对于扭转行为有着显著的影响。

2. 不同材料的扭转强度也存在差异。

某些材料在扭转力较小的情况下就会出现断裂现象，而其他材料则能承受较大的扭转力而不发生断裂。

这表明材料的抗扭转能力与其结构和强度有关。

3. 扭转时间对于不同材料的影响也不同。

部分材料在扭转一段时间后，其扭转角度和扭转力呈现出明显的平稳态，而其他材料则在整个扭转过程中都出现了持续变化。

这可能与材料的可塑性和粘弹性有关。

结论：通过本次实验，我们得出了以下结论：1. 材料的结构和性质会影响其扭转行为。

不同材料的扭转角度和扭转力呈现出不同的变化趋势，说明材料的结构和性质对扭转行为有着显著的影响。

2. 不同材料的抗扭转能力存在差异。

部分材料能承受较大的扭转力而不发生断裂，而其他材料则在较小的扭转力下就会出现断裂。

这表明材料的强度和抗扭转能力有关。

3. 材料的可塑性和粘弹性会影响其扭转行为。

部分材料在扭转一段时间后呈现出明显的平稳态，而其他材料则在整个扭转过程中都出现了持续变化。

扭转试验
在科学研究和工程实践中，扭转试验是一种常见的实验手段。

通过扭转试验，
我们可以探究物体在受到扭转力作用下的变形行为以及力学性能。

这一实验通常用于材料测试、结构设计和产品研发等领域，对于了解材料的扭转特性和确定其工程应用具有重要意义。

1. 扭转试验的原理
扭转试验是一种可以测量材料或结构在受到扭转作用时的性能的实验方法。

在
扭转试验中，通常会施加一个扭矩在样品上，通过测量变形和力的关系来确定材料的刚度、极限扭转应力等参数。

这对于评估材料在扭转载荷下的表现以及在设计新产品时的使用情况非常重要。

2. 扭转试验方法
扭转试验的方法可以有多种，常见的包括加速振动试验、粘结试验、扭转-弯曲耦合试验等。

不同的试验方法适用于不同的材料和应用场景。

在进行扭转试验时，需要注意样品的准备和夹持方法，以确保测试数据的准确性和可靠性。

3. 扭转试验应用
扭转试验在材料科学、工程设计和产品研发中有着广泛的应用。

通过扭转试验，我们可以了解材料在扭转载荷下的性能特点，为产品的设计和性能优化提供依据。

同时，在材料研究和新材料开发方面，扭转试验也扮演着重要角色，有助于评估材料的性能和可靠性。

4. 结语
扭转试验作为一种常见的实验手段，在科学研究和工程实践中发挥着重要作用。

通过这一试验方法，我们可以深入了解材料在扭转载荷下的性能表现，为材料研究、产品设计和工程应用提供关键支持。

希望本文能够帮助读者更好地了解扭转试验及其在实践中的应用意义。

扭转实验指导书（试验三）实验三扭转实验在实际工程机械中，有很多传动是在扭转情况下工作。

设计扭转轴所用的许用剪应力，是根据材料在扭转破坏试验时，所测出的扭转剪切屈服极限τS或剪切强度极限τb 而求得的。

在扭转试验时，即使韧性极好的金属也能在扭转时发生断裂，由于扭转断裂后外形无明显变化，从而可以精确地计算应力和应变情况。

一、试验目的1、测定低碳钢材料的扭转时剪切屈服极限τs，剪切强度极限τb。

2、测定铸铁材料的扭转时剪切强度极限τb。

3、观察两种材料扭转时现象，断后断口情况，进行比较。

二、试验设备1、NJ—50B型扭转试验机2、游标卡尺三、扭转试样根据国家标准，扭转试样一般采用圆形截面试样，与拉伸试样相似。

不同的是两端加持部分被磨出两平行平面，以便装夹。

本次试验也用低碳钢与铸铁材料两种材料作为塑性材料和脆性材料的代表。

图3—1 扭转试样四、扭转试验机扭转试验机用于实施扭转试验以测定材料的抗扭力学性能。

本次扭转试验采用NJ-50B型扭转试验机。

见图3-2。

图2—3 NJ-50B型扭转试验机1、构造原理由加力装置和测力装置组成。

加力装置由机座及装于其导轨上的溜板和加力机构组成，溜板可沿导轨（即试样轴线方向）自由移动以保证试样只受扭矩而不受轴向力的作用，加力机构由直流电机经两级蜗杆传动减速后，驱动加力夹头转动从而对试样施加扭矩，加力夹头上安装有360°分度环以显示试样产生的扭角。

测力装置为游砣重力平衡式，来自加力夹头的扭矩T通过试样传给测力夹头，加头受力后经过传感器反映到测力表盘的指针上。

当需要变换测力量程时，转动量程选择旋钮。

2、扭转试验机操作规程1）试验前检查设备情况，加油润滑。

2）估算所测材料断裂时的最大扭矩，选择量程。

3）根据试样大小决定夹块的大小。

4）装夹试样：将试样一端夹入被动夹头，另一端夹入主动夹头。

5）主动针定在零点，将被动指针转至与主动指针重合。

6）选定主动夹头的转速，根据需要选好旋转方向。

扭转实验的实验报告（一）引言概述：本实验报告旨在描述和分析扭转实验的过程和结果。

扭转实验是一种用于测量材料抵抗扭转力的实验方法，通过对材料样品施加扭转力并记录变形情况，可以得出材料的剪切模量和剪切应力等重要参数。

本报告将从实验设计、实验步骤、数据处理和结果分析等方面进行详细阐述。

正文内容：1. 实验设计1.1 确定实验目的和要求1.2 选择合适的实验材料和样品形状1.3 设计实验方案和流程1.4 准备实验所需仪器和设备1.5 保证实验的安全性和可重复性1.6 制定实验数据记录和分析的方法2. 实验步骤2.1 准备试样并测量尺寸2.2 安装实验设备和传感器2.3 施加扭转力并记录数据2.4 测量扭转角和变形情况2.5 重复以上步骤以获得可靠的实验数据3. 数据处理3.1 对实验数据进行初步筛选和整理3.2 计算材料的剪切模量和剪切应力3.3 绘制力-变形曲线和应力-应变曲线3.4 分析曲线特征和趋势3.5 比较不同样品的实验结果并得出结论4. 结果分析4.1 分析实验数据的准确性和可信度4.2 探讨材料的力学性能和变形特点4.3 解释实验结果和观察现象的原因4.4 对实验中的不确定因素进行讨论4.5 提出改进建议和进一步研究的方向5. 总结5.1 总结实验目的和主要结果5.2 简要回顾实验步骤和实验设计5.3 强调实验的局限性和不足之处5.4 提出对未来实验的改进和扩展建议5.5 结束语通过本实验报告的详细叙述和分析，我们可以对扭转实验的目的、步骤、数据处理、结果和意义有一个全面的了解。

实验结果对于材料的力学性能和变形特点的研究具有重要意义，并为未来的相关研究和实验提供了参考。

混凝土梁的扭转刚度检测标准一、前言混凝土梁是建筑结构中常用的构件，其扭转刚度是评估其受力性能的重要参数。

因此，制定混凝土梁扭转刚度检测标准对于保障建筑结构的安全具有重要意义。

本文将从混凝土梁扭转刚度检测的基本原理、检测方法、检测设备、检测过程等方面，详细介绍混凝土梁扭转刚度检测标准。

二、基本原理混凝土梁的扭转刚度是指在扭转作用下，梁的抗扭能力大小的参数。

根据材料力学原理，梁的扭转刚度可以通过检测梁的扭转角度和所施加的扭矩大小来计算得出。

梁的扭转刚度与梁的几何尺寸、截面形状、材料特性、受力形式等多方面因素有关。

三、检测方法1.试验法试验法是目前最常用的混凝土梁扭转刚度检测方法。

该方法将混凝土梁固定在试验台上，通过施加一定的扭矩，测量梁的扭转角度，从而计算出梁的扭转刚度。

试验法具有检测精度高、适用范围广等优点，但需要较为复杂的试验设备和专业的技术人员进行操作。

2.计算法计算法是通过计算混凝土梁的几何尺寸、截面形状、材料特性等参数，来推算出梁的扭转刚度。

该方法操作简单，但需要对梁的参数有较为准确的了解，并且考虑到混凝土梁在实际使用中可能会存在的缺陷和损伤等情况，计算法的精度可能会有所下降。

四、检测设备1.扭转试验机扭转试验机是进行试验法混凝土梁扭转刚度检测所必需的设备。

该设备由主机、计算机、控制器、传感器等部分组成，可以实现对混凝土梁的扭转角度和扭矩的测量和控制。

2.测量仪器测量仪器包括测角仪、测力计、千分尺等设备。

这些设备可以用于对混凝土梁的几何尺寸、扭转角度和扭矩的测量，以及对试验过程中的数据进行记录和分析。

五、检测过程1.准备工作进行混凝土梁扭转刚度检测前，需要对试验设备进行检查和校准，并对试验样品进行加工和制备。

同时，还需要对试验环境进行调整，保证试验过程中的稳定性和准确性。

2.试验操作试验操作包括将混凝土梁固定在试验台上，施加一定的扭矩，测量梁的扭转角度和扭矩大小等步骤。

在试验过程中，需要对试验数据进行记录和分析，以保证试验的准确性和可靠性。

扭转实验报告材料力实验题目：扭转实验实验目的：1. 了解扭转实验的原理和方法；2. 掌握扭转实验的操作技巧；3. 学会分析实验数据，得出相应的结论。

实验原理：扭转实验是通过施加力矩来产生扭转变形，通过测量扭转角度和应力来分析材料的力学性质。

在实验中，将试样置于扭转装置中，通过扭转装置施加力矩，使试样发生扭转变形。

通过测量扭转角度和应力，可以得到材料的切应力与转角之间的关系。

实验步骤：1. 准备实验装置：将试样装置固定在扭转装置上，调整装置使试样水平放置，确保扭转装置的稳定；2. 测量试样尺寸：使用游标卡尺等工具测量试样的直径、长度等尺寸参数，以便后续计算；3. 施加力矩：通过手动或电动装置施加力矩，使试样产生扭转变形；4. 测量扭转角度：使用微量计或角度测量仪器，测量试样的扭转角度；5. 测量应力：使用应力计等设备测量试样上的应力；6. 记录数据并计算：记录实验数据，根据实验公式计算切应力和扭转角度的关系；7. 分析数据：根据实验所得数据，绘制切应力与转角的曲线图，并从中分析材料的力学性质。

实验结果与讨论：通过实验测量得到的数据，我们可以根据实验公式计算切应力与转角的关系。

绘制切应力-转角曲线图后，可以观察到材料的力学性质。

根据实验结果，我们可以得到以下结论：1. 在材料处于线性弹性阶段时，切应力与转角呈线性关系；2. 当材料处于屈服点之后，切应力与转角之间的关系不再是线性关系，材料开始出现塑性变形；3. 材料的硬度可以通过切应力-转角曲线中的斜率来确定；4. 材料的韧性可以通过切应力-转角曲线中的面积来确定，面积越大，材料的韧性越好。

结论：通过扭转实验，我们可以分析材料的力学性质，如弹性、硬度和韧性等。

实验中需要注意操作细节，如保证试样的水平放置、测量精度等，以获得准确的实验数据。

通过对实验结果的分析，可以得到对材料力学性质的判断和评价。

扭转实验是一种有效的实验方法，对于研究材料的力学性质具有重要的作用。

扭转实验报告引言：扭转实验是一种用来测量材料的变形能力和扭转刚度的实验方法。

通过这个实验，可以得到有关材料的力学性能和应变特性的重要数据。

本报告旨在探讨扭转实验的目的、过程以及结果，为读者提供一个深入了解这项实验的机会。

目的：扭转实验的目的是通过施加一个转矩来扭转材料，以确定材料对扭转力的响应。

通过测量应变和扭转角度，可以计算出材料的扭转刚度和扭转变形能力。

这些数据在工程设计和材料研究中具有重要的应用价值。

实验过程：1. 样品准备：首先，选择合适的材料，并制备成具有一定长度和直径的柱状样品。

样品的准备要保证表面光滑，材料的质量均匀，以避免实验结果的误差。

2. 实验设置：将样品固定在扭转装置上，并固定好测量设备。

确保样品和测量设备之间的接触良好，并保持实验环境的恒定。

3. 扭转施加：根据实验要求，施加一定的扭转力或扭转角度。

记录施加的力或角度，并追踪材料的变形情况。

4. 数据记录：采用适当的测量设备，记录样品在扭转过程中的应变和扭转角度。

确保实验数据的准确性和可靠性。

5. 数据分析：根据实验数据，计算出材料的扭转刚度和扭转变形能力。

通过对数据的分析，可以得出关于材料性能的有关结论。

结果与讨论：根据我们进行的扭转实验，我们得到了以下的结果和结论：1. 扭转刚度：根据测量数据，我们计算出了样品的扭转刚度。

通过与其他材料相比较，我们可以评估该材料在扭转载荷下的变形能力。

2. 扭转变形能力：通过实验数据，我们可以了解该材料在扭转过程中的变形特性。

这有助于我们确定材料在实际应用中的稳定性和可靠性。

3. 材料优化：通过分析实验结果，我们可以得出一些关于材料优化的建议。

例如，增加材料的密度或使用其他主动材料来提高材料的扭转刚度和变形能力。

结论：通过本次扭转实验，我们对材料的扭转性能有了深入的了解。

扭转刚度和扭转变形能力是评估材料性能的重要指标。

通过对材料性能的研究和优化，我们可以提高材料的应用价值和可持续发展能力。

§1－2 扭转实验一、实验目的1、测定低碳钢的剪切屈服点τs,抗扭强度τb。

2、测定铜棒的抗扭强度τb.3、比较低碳钢和铜棒在扭转时的变形和破坏特征。

二、设备及试样1、伺服电机控制扭转试验机（自行改造).2、0.02mm游标卡尺。

3、低碳钢φ10圆试件一根,画有两圈圆周线和一根轴向线。

4、铜棒铁φ10圆试件一根。

三、实验原理及方法塑性材料试样安装在伺服电机驱动的扭转试验机上,以6—10º/min的主动夹头旋转速度对试样施加扭力矩,在计算机的显示屏上即可得到扭转曲线(扭矩-夹头转角图线），如下图为低碳钢的部分扭转曲线。

试样变形先是弹性性的，在弹性阶段,扭矩与扭转角成线性关系。

弹性变形到一定程度试样会出现屈服。

扭转曲线扭矩首次下降前的最大扭矩为上屈服扭矩T su；屈服段中最小扭矩为下屈服扭矩T sl，通常把下屈服扭矩对应的应力值作为材料的屈服极限τs,即：τs=τsl= T sl/W。

当试样扭断时，得到最大扭矩T b，则其抗扭强度为τb= T b/W式中W为抗扭截面模量，对实心圆截面有W=πd03/16。

铸铁为脆性材料,无屈服现象，扭矩-夹头转角图线如左图，故当其扭转试样破断时，测得最大扭矩T b，则其抗扭强度为：τb= T b/W四、实验步骤1、测量试样原始尺寸分别在标距两端及中部三个位置上测量的直径，用最小直径计算抗扭截面模量.2、安装试样并保持试样轴线与扭转试验机转动中心一致。

3、低碳钢扭转破坏试验,观察线弹性阶段、屈服阶段的力学现象，记录上、下屈服点扭矩值,试样扭断后，记录最大扭矩值，观察断口特征。

4、铜棒扭转破坏试验，试样扭断后，记录最大扭矩值,观察断口特征。

五、实验数据处理1、试样直径的测量与测量工具的精度一致。

2、抗扭截面模量取4位有效数字。

3、力学性能指标数值的修约要求同拉伸实验。

六、思考题1、低碳钢扭转时圆周线和轴向线如何变化?与扭转平面假设是否相符？2、如用木材或竹材制成纤维平行于轴线的圆截面试样,受扭时它们将按怎样的方式破坏?3、根据低碳钢和铜棒的破口特征，分析两种材料扭转破坏的原因?1、比较低碳钢拉伸和扭转实验,从进入塑性变形阶段到破坏的全过程，两者变形有何明显的区别？。

实验编号3 低碳钢和铸铁扭转实验低碳钢和铸铁扭转破坏试验一、概述工程中有许多承受扭转变形的构件，了解材料在扭转变形时的力学性能，对于构件的合理设计和选材是十分重要的。

材料在扭转变形下的力学性能只能通过试验来测定；扭转变形是构件的基本变形之一。

因此扭转试验也是材料力学基本实验之一。

二、实验目的1、测定低碳钢的剪切屈服极限τs ，及低碳钢铸铁的剪切强度极限τb2、铸铁的抗扭强度极限τb3、观察、比较分析两种材料在扭转过程中变形和破坏形式。

4、学习自动绘制T－φ曲线及微机控制电子扭转实验机、扭角仪的操作三、实验设备和仪器1、CTT1000微机控制电子扭转实验机(1000N.M)2、游标卡尺3、低碳钢和铸铁圆形扭转试件四、试件扭转试验所用试件与拉伸试件的标准相同，一般使用圆形试件，d=10mm，标距l=100mm,平行长度l为120mm。

其它直径的试样，其平行长度为标距长度加上两倍直径。

为防止打滑，扭转试样的夹持段宜为类矩形，如图3-1所示。

图3-1五、实验原理扭转试验是材料力学试验最基本、最典型的试验之一。

进行扭转试验时，把试件两夹持端分别安装于扭转试验机的固定夹头和活动夹头中，开启试验机，试件便受到了扭转荷载，试件本身也随之产生扭转变形。

扭转试验机上可以直接读出扭矩M和扭转角φ，同时试验机也自动绘出了M—φ曲线图，一般φ是试验机两夹头之间的相对扭转角。

扭转试验的标准是GB/T10128-1988。

因材料本身的差异，低碳钢扭转曲线有两种类型，如图3-2所示。

扭转曲线表现为弹性、屈服和强化三个阶段，与低碳钢的拉伸曲线不尽相同，它的屈服过程是由表面逐渐向圆心扩展，形成环形塑性区。

当横截面的应力全部屈服后，试件才会全面进入塑性。

在屈服阶段，扭矩基本不动或呈下降趋势的轻微波动，而扭转变形继续增加。

当首次扭转角增加而扭矩不增加（或保持恒定）时的扭矩为屈服扭矩，记为Ms ；首次下降前的最大扭矩为上屈服扭矩，记为Msu；屈服阶段中最小的扭矩为下屈服扭矩，记为MsL（不加说明时指下屈服扭矩）。

一、实验目的和要求1、测定低碳钢的剪切屈服点s τ、剪切强度b τ，观察扭矩-转角曲线（φ-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（p GI Tl /=φ）。

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 τ和抗剪强度b τ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 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π10以上。

从扭转试验机上可以读取试样的屈服扭矩s T 和破坏扭矩b T 。

由和T s s W T 4/3=τ计算材料的剪切屈服强度s τ和抗剪强度b τ，式中：16/30d W T π=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 τ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 τ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s T 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。

扭转试验指导书圆轴扭转机械性能的测定⾦属材料扭转时的机械性能对于承受扭矩作⽤的构件⼗分重要，由于这些⼒学性能指标直接影响着受扭矩作⽤的构件（主要是各类传动轴类）的设计、制造和使⽤，⽽扭转⼒学性能的测试都要通过扭转试验来测定，因此扭转试验是⾦属⼒学性能试验中的⼀种重要试验⽅法。

在冶⾦产品的⽣产检验、控制及⾦属材料与加⼯⼯艺的开发研究⽅⾯也常应⽤扭转试验⽅法，并且⽤圆柱试样进⾏扭转试验时，试样沿长度⽅向的塑性变形始终是均匀的，各部位都相同，没有颈缩现象。

这样，对于塑性很好的材料，可以运⽤扭转试验更精确地测定其应⼒和应变的关系；对于如⼯具钢等脆性材料，在拉伸试验中难以测定其韧性状态下的机械性能，运⽤扭转试验有可能使它处于韧性状态，进⾏强度和塑性的测定。

可见，⽆论是塑性材料还是脆性材料，运⽤扭转试验测定其强度和塑性都是⼀种较为理想的测定⽅法。

根据⾦属材料的扭转试验，可以测定以下⼒学性能指标：扭转屈服极限τs、扭转强度极限τb、剪切弹性模量(⼜称切变模量)G、规定⾮⽐例扭转应⼒τP等。

⼀、扭转试验机原理简介扭转试验机主要⽤于测定⾦属或⾮⾦属材料受扭矩作⽤时的⼒学性能指标。

扭转试验机类型很多，主要有两类：⼀类为机械传动式试验机，采⽤机械传动加载，⽤摆锤式机构测扭矩；另⼀类为机械电⼦式试验机，采⽤⽀流电动机⽆级调速机械传动加载，⽤电⼦⾃动平衡随动系统测扭矩。

图23-1所⽰即为后者的⼀种。

图23-1 WNJ-1000微机控制扭转试验机根据纯扭转变形的特点，需要扭转试验机提供的⼒源应是使圆柱形试样各截⾯只绕轴线产⽣转动的扭矩。

⼀般扭转试验机都具有固定夹头和能旋转加载的主动夹头，扭转试样装夹于两夹头中，并使夹头和试样的轴线处于重合，这样作⽤于试样两端的是等⼤、反向、作⽤⾯垂直于轴线的两个⼒偶，强迫试样产⽣扭转变形。

扭转试验机的主动夹头可由⼿动或机械操作，经蜗轮、蜗杆等传动机构的传动对试样施加扭矩。

试样的抗⼒由固定夹头与其相联的摆杆、砝码或杠杆、游砣保持平衡。

扭转实验1、实验目的测定材料在扭转破坏时的剪切流动极限，剪 切强度极限，为 在扭转情况下工作的转轴提供设计依据。

2、实验原理扭转试样一般为圆截面。

低碳钢试样扭转时，在表面上画上两条纵向线和两条圆周线，以观察扭转变形。

低碳钢在比例极限内，T 与Ф成线性关系。

横截面上的切应力沿半径线性分布。

随着T 的增大横截面边缘处的切应力首先到达剪切极限 S τ，而且塑性区逐渐向圆心扩展，形成环形塑性区。

但中心部分仍然是弹性的，所以 T 仍可以增加，T 和Ф的关系成为曲线。

直到整个截面几乎都是塑性区，在 T- Ф上出现屈服平台，示力度盘的指针基本不动或轻微摆动，相应的扭矩为T S 。

如认为这时整个圆截面皆为塑性区，则 T S 与S τ的关系为s t S W T τ34=或t s s W T ⋅=43τ 式中 163d W t π=为抗扭截面系数。

过屈服阶段后，材料的强化使扭矩又有缓慢的上升。

但变形非常显著，试样的纵向线变成螺旋线，直至到达极限值 Tb,试样被扭断。

与Tb 相应的剪切强度极限b τ 仍约定由下面公式计算，tb b W T ⋅=43τ 铸铁试样受扭时，变形很小即突然断裂。

其T-Ф图接近直线，剪切强度极限b τ可按线弹性公式计算，即tb b W T =τ 3、实验仪器设备：NJ-100B 扭转实验机；0～150mm 游标卡尺4、实验步骤：用游标卡尺测量标距截面的直径；在低碳钢试样表面画一条纵向线；根据试样的有效面积估算最大扭矩，然后转动量程手轮选好度盘，接通电源调指针指零；根据试样大小选定夹块和衬套大小，然后装试件，此时指针不在零点调电机手轮；选定主动夹头转速，把开关拨到 0~360°/分档，将从动针转至与主动针重合；根据选好的旋向按下“正”或“反”按钮，拧动多圈电位器，加载速度低碳钢和铸铁在屈服前用低速，而后用高速。

低碳钢要测出下屈服扭矩 TS 、最大扭矩Tb ，铸铁要测出最大扭矩 Tb ；断裂后停机，记下被动针指出的数值和刻度环上的扭转角，整圈数螺线；把扭断的试件对起来，量一下长度 L1 和直径ｄ1 ,把数据填入表中。

试验二扭转实验一、实验目的1．观察试样在扭转力偶作用下试样受力和变形的行为。

观察材料的破坏方式。

2．测定材料的剪切屈服极限及剪切强度极限。

3．熟悉扭转试验机的工作原理及使用方法。

二、仪器设备扭转试验机：用以作扭转破坏实验。

游标卡尺：三、实验原理1．试件采用圆形截面试件，如图所示，在试件表面画上一条纵线，以便观察试件的扭转变形。

2．扭转试验机的工作原理扭转试验机如图。

在机体上有一个基本固定的夹头，用两平面和夹紧螺栓固定扭转试样的一端。

基座上有一个能水平移动的电动减速装置，其左端是一个可旋转的夹头，以夹持试样的另一端。

当电动减速器转动时，带动活动夹头转动，而使试样的一端相对于另一端发生了转动，故试件受扭而产生变形。

扭转试验机作用于试样的扭转力矩，通过与固定夹头相连的称重机构而平衡，同时又带动荷载指针转动而指示出所受扭转力矩的大小。

它还带动绘图仪的画笔左右移动，这个移动的扭转力矩坐标在记录纸上与纸的长度方向相垂直。

活动夹头的转动量代表了试样一端相对于另一端的转动，即扭转角。

扭转角的大小由活动夹头上的刻度线来指示。

同时还通过转动传感器将转角信号输入到绘图仪中，带动绘图仪纸筒转动送出记录纸，在记录纸的长度方向构成转角坐标。

在实验过程中，随着试件扭转变形的增加，试样所受的扭转力矩也随之变化，绘图仪就画出扭转力矩—扭转角的实验曲线。

在扭转力矩示荷盘的右下方，有一个量程旋钮用以改变扭转力矩的测量量程。

其测量范围有100N·m、200 N·m、500 N·m、1 000 N·m。

当把旋钮转动到指定的量程时，示荷盘上的刻度标示值随之变化。

以利于直接读取。

在示荷盘左边的侧面上有一个转动轮，往上或往下转动可调整示荷盘指针的零点（一般情况下不要去转动它）。

扭转实验时的变形速度，可由改变电动机的转速来决定。

由于本机采用可控硅直流电机，调速可在一个很大的范围内无级调整。

调速由机器操纵面板的开关和旋钮来控制。

1、要求每一位同学独立完成自己的实验报告，禁止抄袭。

2、书写实验报告具体要求： 封面： 实验室名称： 扭转试验室
实验课程名称： ［对应的理论课名称］
实验项目名称： 扭转试验
第二页：一、试验目的 ［参阅实验指导书］
二、实验原理 ［参阅实验指导书］
三、使用仪器、材料 （游标卡尺、及使用的实验设备：微控扭转试验机） 第三页：四、实验步骤 ［叙述清楚低碳钢扭转试验所有的步骤环节］
五、实验过程原始记录（数据、图表、计算等）
［誊写原始记录单上所有的实验数据］
第四页：六、实验结果及分析
１、计算低碳钢扭转试验的三个指标： ①剪切屈服极限（抗扭屈服强度）：W Ts s 43=
τ ②剪切强度极限（抗扭强度）： W T b b 43=
τ
③剪切弹性模量： πϕϕ180)()(1212--=T T I L G p ２、计算铸铁转试验的一个指标：
①剪切强度极限（抗扭强度）： W
T b b =τ 要求：写清名头内容，公式必须带入具体数据［如：316d W π=，
I p =W d 2=4
32d π］否则无成绩。

建议：计算每一项指标时，进行量纲（单位）分析，当最终单位是
N / mm 2 时，正好对应 Mpa 。