材料力学金属扭转实验报告

材料力学扭转实验报告
本次实验旨在探究不同材料的扭转特性，并使用扭转实验仪器记录其扭转角度和材料的弹性模量，以深入了解材料力学的基本性质和特点。

实验装置包括一个旋转机构、一组夹具与给定标准的扭力装置。

为了保证本次实验的准确性，首先需要校准扭转实验仪器，以确保其在不同扭转角度下的读数准确可靠。

在实验过程中，我们选用了三种材料进行扭转实验：钢、铜和铝。

实验以钢为第一个实验材料。

首先，将钢杆放置于夹具之间，用扭力装置施加一个恒定的扭矩，并在旋转机构上逐渐增加扭转角度，记录下材料在不同扭转角度下的扭转角度和扭力值。

整个实验过程需要反复进行多次，记录扭转角度和扭力值的平均值，以减小误差。

接下来进行铜杆的实验。

操作步骤同上，将铜杆放置于夹具之间，施加恒定扭矩，逐渐增加扭转角度，记录扭转角度和扭力值并取平均值。

最后进行铝杆的实验，仍按照同样的操作步骤进行。

实验结果表明，随着扭转角度的逐渐增加，材料的扭转角度和弹性模量发生变化。

三种材料的弹性模量分别如下：钢为1.96×1011N/m2，铜为1.05×1011N/m2，铝为
6.00×1010N/m2。

由此可见，钢的弹性模量最大，铝的弹性模量最小，这与各自的材料性质和组成有关。

实验中还发现，位移角度与扭转角度呈正相关关系，即随着扭转角度的增加，位移角度也随之增加。

同时，不同材料的弹性模量存在较大差异，这说明在实际应用中，选择不同材料需要根据其其材料性质来进行权衡，进而确定合适的使用场景和条件，以确保其能够满足预期的设备要求。

材料力学金属扭转实验报告[5篇范例]第一篇：材料力学金属扭转实验报告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bτ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】仪器名称数量参数游标卡尺1 0-150mm，精度CTT502 微机控制电液伺服扭转试验机 1 最大扭矩500N·m，最大功率低碳钢、铸铁各 1 标准【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esM，低碳钢的扭转屈服应力为 pess43WM=τ式中：/3pd W π=为试样在标距内的抗扭截面系数。

在测出屈服扭矩sT 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ebM，低碳钢的抗扭强度为 pebb43WM=τ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ϕ-eM 图如图1-3-2 所示。

当达到图中 A 点时，eM 与ϕ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sτ，如能测得此时相应的外力偶矩epM，如图1-3-3a 所示，则扭转屈服应力为 pepsWM=τ经过A 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sT 为 OϕM eABCM epM esM eb 图 1-3-2低碳钢的扭转图τ sTτ sTτ sT（a）pT T =（b）s pT T T <<（c）sT T =图 1-3-3低碳钢圆柱形试样扭转时横截面上的切应力分布s p s3d/22sd/2s s3412d 2 d 2 ττπρρπτρπρρτ WdT ====⎰⎰由于es sM T =，因此，由上式可以得到 pess43WM=τ无论从测矩盘上指针前进的情况，还是从自动绘图装置所绘出的曲线来看，A 点的位置不易精确判定，而B 点的位置则较为明显。

材料力学金属扭转实验
报告
HUA system office room 【HUA16H-TTMS2A-HUAS8Q8-HUAH1688】
PosV 3.4777 3.7611 4.0333 4.3162 4.6004 4.8729 5.1450 5.4336用matlab绘制的图如下
满足线性关系
二、计算低碳钢模量G
G G=
G G G
G G G G
=
GG.GGGGG×GGG×GG−G
GG.GGGGG×G.GGG×GG−GG
×
GGG
G
GG =G.GGGGGGG
G G=
G G G
G G G G
=
GG.GGGGG×GGG×GG−G
GGG.GGGG×G.GGG×GG−GG
×
GGG
G
GG =G.GGGGGGGG
低碳钢铸铁
【实验思考】
1、试件的尺寸和形状对测定弹性模量有无影响为什么
答：弹性模量是材料的固有性质，与试件的尺寸和形状无关。

2、逐级加载方法所求出的弹性模量与一次加载到最终值所求出的弹性模量是否相同为什么必须用逐级加载的方法测弹性模量
答: 逐级加载方法所求出的弹性模量与一次加载到最终值所求出的弹性模量不相同，采用逐级加载方法所求出的弹性模量可降低误差，同时可以验证材料此时是否处于弹性状态，以保证实验结果的可靠性。

3、碳钢与铸铁试件扭转破坏情况有什么不同?分析其原因.
答：碳钢扭转形变大，有屈服阶段，断口为横断面，为剪切破坏。

材料力学扭转实验报告材料力学扭转实验报告引言材料力学是研究材料在外力作用下的变形和破坏规律的学科，扭转实验是其中的重要实验之一。

本报告旨在介绍材料力学扭转实验的原理、方法、实验装置以及实验结果的分析与讨论。

实验原理扭转实验是通过施加一个力矩来引起材料的扭转变形，从而研究材料的力学性能。

在扭转实验中，材料会发生剪切应变，而剪切应力与剪切应变之间的关系可以通过剪切模量来描述。

剪切模量是材料的一项重要力学参数，它反映了材料抵抗剪切变形的能力。

实验方法本次实验采用了经典的圆柱体扭转实验方法。

首先，选择一根具有一定长度的圆柱体样品，将其固定在扭转实验机上。

然后，通过扭转实验机施加一个力矩，使样品发生扭转变形。

同时，通过测量扭转角度和施加力矩的大小，可以得到材料的剪切模量。

实验装置本次实验所用的扭转实验装置包括扭转实验机、样品夹具、测量仪器等。

扭转实验机是用来施加力矩的设备，样品夹具用于固定样品，并保证其能够自由扭转。

测量仪器包括扭转角度测量仪和力矩测量仪，用于测量样品的扭转角度和施加的力矩。

实验结果分析与讨论通过实验测量得到的扭转角度和施加的力矩数据可以用来计算材料的剪切模量。

根据材料力学的理论知识，剪切模量可以通过以下公式计算：G = (L * T) / (J * θ)其中，G表示剪切模量，L表示样品的长度，T表示施加的力矩，J表示样品的截面转动惯量，θ表示样品的扭转角度。

通过对实验数据的处理和计算，可以得到材料的剪切模量。

进一步地，可以通过对不同材料进行扭转实验，比较其剪切模量的大小，从而分析不同材料的力学性能。

结论通过本次材料力学扭转实验，我们了解了扭转实验的原理和方法，并通过实验装置和测量仪器进行了实验。

通过对实验数据的分析和计算，我们得到了材料的剪切模量，并通过比较不同材料的剪切模量，进一步了解了材料的力学性能。

这对于我们深入了解材料的性质和应用具有重要意义。

总结材料力学扭转实验是研究材料力学性能的重要实验之一。

扭转实验的实验报告篇一：低碳钢和铸铁的扭转实验报告一、试验目的扭转试验报告1、测定低碳钢的剪切屈服极限τs。

和剪切强度极限近似值τb。

2、测定铸铁的剪切强度极限τb。

3、观察并分析两种材料在扭转时的变形和破坏现象。

二、设备和仪器1、材料扭转试验机2、游标卡尺三、试验原理1、低碳钢试样对试样缓慢加载，试验机的绘图装置自动绘制出T-φ曲线（见图1）。

最初材料处于图1 低碳钢是扭转试验弹性状态，截面上应力线性分布，T-φ图直线上升。

到A点，试样横截面边缘处剪应力达到剪切屈服极限τs。

以后，由屈服产生的塑性区不断向中心扩展，T-φ图呈曲线上升。

至B点，曲线趋于平坦，这时载荷度盘指针停止不动或摆动。

这不动或摆动的最小值就是屈服扭矩Ts。

再以后材料强化，T-φ图上升，至C点试样断裂。

在试验全过程中，试样直径不变。

断口是横截面（见图2a），这是由于低碳钢抗剪能力小于抗拉能力，而横截面上剪应力最大之故。

图2 低碳钢和铸铁的扭转端口形状据屈服扭矩?s?3Ts （2-1）4Wp按式2-1可计算出剪切屈服极限τs。

据最大扭矩Tb可得：?b?3Tb（2-2）4Wp按式2-2可计算出剪切强度极限近似值τb。

说明：（1）公式（2-1）是假定横截面上剪应力均达到τs后推导出来的。

公式（2-2）形式上与公式（2-1）虽然完全相同，但它是将由塑性理论推导出的Nadai公式略去了一项后得到的，而略去的这一项不一定是高阶小量，所以是近似的。

（2）国标GB10128-88规定τs和τb均按弹性扭转公式计算，这样得到的结果可以用来比较不同材料的扭转性能，但与实际应力不符。

II、铸铁试样铸铁的曲线如图3所示。

呈曲线形状，变形很小就突然破裂，有爆裂声。

断裂面粗糙，是与轴线约成45°角的螺旋面（见图1-3-2b）。

这是由于铸铁抗拉能力小于抗剪能力，而这面上拉应力最大之故。

据断裂前的最大扭矩Tb按弹性扭转公式1-3-3可计算抗扭强度τb。

金属材料扭转实验原理
金属材料扭转实验原理是通过施加扭转力来研究金属材料的机械性能。

扭转实验通常利用扭转试验机进行，其基本原理如下：
1. 准备样品：从金属材料中制备出适当的样品，通常是圆柱形状。

样品的尺寸和几何形状需根据实验要求确定。

2. 安装样品：将样品安装在扭转试验机中，确保样品精确地固定在试验夹具上。

3. 施加扭转力：通过扭转机构施加扭转力，使样品发生扭转变形。

扭转力的大小和施加方式需根据实验设计来确定。

4. 测量变形：通过合适的测量装置，记录样品的扭转角度和扭转力的测量值。

通常会使用扭转角度传感器和扭转力传感器来实时监测。

5. 计算弹性模量：根据扭转实验中的测量数据，可以通过适当的公式计算出金属材料的弹性模量。

弹性模量是评估材料刚度和变形能力的重要指标。

通过对金属材料进行扭转实验，可以获得材料在扭转过程中的应力-应变关系，进而研究材料的塑性变形行为、强度和刚度
等机械性能。

同时，还可以分析材料的断裂机制和疲劳寿命等方面的特性。

扭转实验在材料科学和工程领域中具有重要的应用价值。

金属材料扭转实验扭转问题是工程中经常遇到的一类问题。

金属材料的室温扭转实验通过对试样（低碳钢和铸铁）施加扭矩，测量扭矩及其相应的扭角（一般扭至断裂），来测定一些材料的扭转力学性能指标。

国家标准GB/T 10128-2007《金属材料室温扭转试验方法》是本试验的依据。

一、实验目的1了解GB/T 10128-2007《金属材料室温扭转试验方法》所规定的定义和符号、试样、实验要求、性能测定方法。

2了解扭转试验机的基本构造和工作原理，掌握其使用方法。

3测定金属材料扭转时的上下屈服强度、抗扭强度和相应的扭角。

4比较不同材料在扭转时的机械性能及其破坏情况。

二、实验设备扭转试验机（介绍参看附录），游标卡尺。

扭转试样采用圆柱形试样，材料为低碳钢和铸铁。

三、实验原理使直杆发生扭转的外力，是一对大小相等、转向相反、作用面垂直于杆轴线的外力偶。

在这种外力偶作用下，杆表面的纵向线将变成螺旋线，即发生扭转变形。

当发生扭转的杆是等直圆杆时，杆的物性和横截面几何形状具有极对称性，杆的变形满足平面假设（横截面像刚性平面一样绕轴线转动），这是扭转问题中最简单的情况。

标准中定义了多种可测的扭转性能指标，表1列出了扭转破坏实验常用的几种指标的符号、名称和单位。

表1 符号、名称及单位1规定非比例扭转强度的测定图解法：根据试验机自动记录的扭矩-扭角曲线，在曲线上延长弹性直线段交扭角轴于O点，截取OC（OC=2L eγp/d）段，过C点作弹性直线段的平行线CA交曲线于A点，A点对应的扭矩为所求扭矩T p ，见图1。

WT p p =τ图1 规定非比例扭转强度2上屈服强度（eH τ）和下屈服强度（eL τ）的测定图解法：实验时用自动记录方法记录扭转曲线（扭矩—扭角曲线或扭矩—夹头转角曲线）。

首次下降前的最大扭矩为上屈服扭矩；屈服阶段中不计初始瞬时效应的最小扭矩为下屈服扭矩，见图2。

按下式分别计算上屈服强度和下屈服强度。

W T eHeH =τ WT eLeL =τ图2 上、下屈服强度3 抗扭强度（m τ）的测定对试样连续施加扭矩，直至扭断。