扭转试验机测量材料的 扭转力学性能实验

一、实验目的1. 理解扭转实验的基本原理和实验方法；2. 掌握扭转实验的操作步骤和数据处理方法；3. 分析不同材料的扭转性能，了解其力学特性；4. 比较不同实验条件下的扭转性能，探讨影响因素；5. 培养学生的实验操作能力和分析问题、解决问题的能力。

二、实验原理扭转实验是力学实验中的一种基本实验，用于研究材料在扭转应力作用下的力学性能。

扭转实验的原理是：当材料受到扭转力矩的作用时，材料内部的应力分布会发生变化，从而产生剪切应力。

通过测量材料的扭转角度、扭矩和扭转刚度等参数，可以分析材料的扭转性能。

扭转实验的基本原理如下：（1）扭转应力分布：在扭转应力作用下，材料内部的应力分布呈环状，即剪切应力τ沿半径r的变化规律为τ=τ0(1-3cosθ/r)，其中τ0为最大剪切应力，θ为扭转角度，r为半径。

（2）扭矩与扭转角度的关系：在扭转实验中，扭矩M与扭转角度θ之间存在如下关系：M=2πTθ，其中T为扭转刚度，表示材料抵抗扭转变形的能力。

（3）扭转刚度：扭转刚度T是衡量材料扭转性能的重要参数，其计算公式为T=GI/P，其中G为剪切模量，I为截面惯性矩，P为扭矩。

三、实验方法1. 实验材料：选择具有代表性的材料，如钢、铝、塑料等。

2. 实验设备：扭转试验机、电子秤、游标卡尺、量角器等。

3. 实验步骤：（1）准备实验材料：根据实验要求，截取一定长度的材料，确保材料尺寸满足实验要求。

（2）安装实验设备：将扭转试验机、电子秤、游标卡尺、量角器等设备安装调试到位。

（3）测量材料尺寸：使用游标卡尺测量材料的直径、长度等尺寸，并记录数据。

（4）施加扭矩：将材料固定在扭转试验机上，逐步施加扭矩，记录扭矩值。

（5）测量扭转角度：在施加扭矩的过程中，使用量角器测量材料的扭转角度，并记录数据。

（6）数据处理：根据实验数据，计算材料的扭转刚度、最大剪切应力等参数。

四、实验结果与分析1. 实验结果：通过实验，得到了不同材料的扭转刚度、最大剪切应力等参数。

金属扭转实验报告金属扭转实验报告引言：金属材料是工业生产中最常用的材料之一，其力学性能对于产品的质量和可靠性至关重要。

在金属材料力学性能研究中，扭转实验是一种常用的实验方法，通过对金属试样进行扭转加载，可以获取材料的扭转强度、塑性变形能力和疲劳性能等重要参数。

本实验旨在通过对不同金属试样的扭转实验，探究金属材料的力学性能特点。

实验方法：1. 实验材料选择：本次实验选用了三种不同类型的金属材料，分别为铝合金、钢材和铜材。

这三种材料在工业中应用广泛，具有不同的力学性能特点。

每种材料都制备了10个相同尺寸的试样。

2. 实验装置：扭转实验使用扭转试验机进行，试验机具有精确的力和位移测量系统，能够准确记录试样在加载过程中的力学性能变化。

试样通过夹具固定在试验机上，然后扭转加载。

3. 实验步骤：(1) 将试样固定在夹具上，确保试样的中心轴与扭转试验机的转轴一致。

(2) 设置试验机的加载速度和加载范围，确保实验过程的可控性。

(3) 开始加载，记录试样的扭转力和位移数据。

(4) 当试样发生破坏或达到预设的加载条件时，停止加载，并记录试样的破坏形态。

实验结果与分析：1. 铝合金试样的扭转强度较低，破坏形态为断裂。

铝合金具有较好的塑性变形能力，在扭转过程中能够发生较大的变形，但其强度较低，容易发生断裂。

2. 钢材试样的扭转强度较高，破坏形态为塑性变形。

钢材具有较高的强度和较好的塑性变形能力，在扭转过程中能够承受较大的载荷而不发生断裂。

3. 铜材试样的扭转强度介于铝合金和钢材之间，破坏形态为塑性变形。

铜材具有较好的强度和塑性变形能力，但相对于钢材而言，其强度较低。

结论：通过本次实验，我们对铝合金、钢材和铜材的扭转性能进行了研究。

实验结果表明，不同类型的金属材料具有不同的力学性能特点。

铝合金具有较好的塑性变形能力，但强度较低；钢材具有较高的强度和塑性变形能力；铜材介于两者之间。

这些实验结果对于金属材料的选择和应用具有重要的指导意义，有助于提高产品的质量和可靠性。

低碳钢和铸铁扭转实验报告低碳钢和铸铁扭转实验报告引言：在现代工业中，钢和铸铁是最常用的金属材料之一。

它们在建筑、汽车制造、航空航天等领域扮演着重要的角色。

本实验旨在比较低碳钢和铸铁的力学性能，特别是在扭转试验中的表现。

实验设计：本实验使用了一台扭转试验机，通过施加扭矩来测试不同材料的扭转强度和变形能力。

实验中使用了相同的试样尺寸和几何形状，并确保试样表面的光洁度一致。

实验过程：1. 准备工作：清洁和标记试样，确保试样表面无杂质和损伤。

2. 安装试样：将试样固定在扭转试验机上，确保试样与扭转轴线平行。

3. 施加负载：逐渐增加扭矩，记录每个扭矩值下的变形情况。

4. 测量数据：使用应变计和位移传感器等设备，测量试样的应变和位移。

实验结果：通过对低碳钢和铸铁试样进行扭转实验，得到了以下结果：1. 扭转强度：低碳钢表现出较高的扭转强度，能够承受更大的扭矩而不发生破坏。

相比之下，铸铁的扭转强度较低，容易发生塑性变形和断裂。

2. 变形能力：低碳钢在扭转过程中表现出较好的变形能力，能够经受较大的扭转角度而不失去其原有形状。

而铸铁则在受到较小扭矩时就会发生明显的变形和断裂。

3. 韧性：低碳钢具有较高的韧性，能够在扭转过程中吸收更多的能量。

而铸铁的韧性较低，容易发生脆性断裂。

实验讨论：以上实验结果表明，低碳钢在扭转试验中表现出更好的力学性能。

这可以归因于低碳钢的晶格结构和化学成分。

低碳钢由铁和少量碳组成，碳的存在使得钢具有更好的强度和塑性。

相比之下，铸铁中的碳含量较高，导致其较低的强度和韧性。

然而，需要注意的是，实验结果可能受到一些因素的影响。

例如，试样的制备和处理过程可能存在差异，这可能导致实验结果的偏差。

此外，实验中只考虑了扭转加载情况下的性能比较，而在实际应用中，材料还需要满足其他力学要求，如拉伸和压缩等。

结论：通过本实验，我们对低碳钢和铸铁在扭转试验中的性能进行了比较。

结果显示，低碳钢具有更高的扭转强度和变形能力，以及更好的韧性。

材料力学实验报告扭转实验一、实验目的1、测定低碳钢和铸铁在扭转时的力学性能，包括扭转屈服极限、扭转强度极限等。

2、观察低碳钢和铸铁在扭转过程中的变形现象，分析其破坏形式和原因。

3、熟悉扭转试验机的工作原理和操作方法。

二、实验设备1、扭转试验机2、游标卡尺三、实验原理在扭转实验中，材料受到扭矩的作用，产生扭转变形。

扭矩与扭转角之间的关系可以通过试验机测量得到。

对于圆形截面的试件，其扭转时的应力分布为：表面最大切应力：＄＼tau_{max} ＝＼frac{T}｛W_p}＄其中，＄T$为扭矩，＄W_p$为抗扭截面系数，对于实心圆截面，＄W_p ＝＼frac{＼pi d^3}｛16}＄，＄d$为试件的直径。

当材料达到屈服极限时，对应的扭矩为屈服扭矩$T_s$；当材料断裂时，对应的扭矩为极限扭矩$T_b$。

四、实验材料本次实验采用低碳钢和铸铁两种材料的圆柱形试件，其尺寸如下：低碳钢试件：直径$d_1 ＝ 10mm$，标距$L_1 ＝ 100mm$铸铁试件：直径$d_2 ＝ 10mm$，标距$L_2 ＝ 100mm$五、实验步骤1、测量试件的直径，在不同位置测量多次，取平均值。

2、安装试件，确保其中心线与试验机的轴线重合。

3、启动试验机，缓慢加载，观察扭矩和扭转角的变化。

4、当低碳钢试件出现屈服现象时，记录屈服扭矩$T_s$。

5、继续加载，直至试件断裂，记录极限扭矩$T_b$。

6、取下试件，观察其破坏形式。

六、实验结果及分析1、低碳钢试件屈服扭矩$T_s ＝ 45 N·m$极限扭矩$T_b ＝ 68 N·m$计算屈服应力：＄＼tau_s ＝＼frac{T_s}｛W_p} ＝＼frac{45×16}｛＼pi×10^3} ≈ 226 MPa$计算强度极限：＄＼tau_b ＝＼frac{T_b}｛W_p} ＝＼frac{68×16}｛＼pi×10^3} ≈ 358 MPa$低碳钢试件在扭转过程中，首先发生屈服，表现为沿横截面产生明显的塑性变形，形成屈服线。

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。

材料力学扭转实验报告一、实验目的。

本实验旨在通过材料力学扭转实验，探究材料在扭转加载下的力学性能，了解材料在扭转过程中的变形规律，为工程应用提供参考依据。

二、实验原理。

材料在扭转加载下的应力和应变关系可由以下公式描述：\[ τ = \frac{T \cdot r}{J} \]\[ γ = \frac{θ \cdot r}{L} \]式中，τ为剪应力，T为扭矩，r为半径，J为极化面积惯性矩，γ为剪应变，θ为扭转角度，L为长度。

三、实验装置。

本实验采用扭转试验机进行扭转实验，实验装置包括扭转试验机、扭转夹具、力传感器、位移传感器等。

四、实验步骤。

1. 将试样装入扭转夹具中，并固定好。

2. 调整扭转试验机，使其处于工作状态。

3. 开始施加扭转力，记录下扭转角度和扭矩的变化。

4. 持续施加扭转力，直至试样发生破坏或达到设定的扭转角度。

五、实验数据处理。

1. 根据实验记录的扭转角度和扭矩数据，绘制扭转曲线。

2. 通过扭转曲线，计算出试样的剪应力-剪应变曲线。

3. 分析试样在扭转加载下的力学性能，如极限剪应力、屈服剪应力等。

六、实验结果与分析。

通过对实验数据的处理和分析，得到了试样在扭转加载下的力学性能参数。

根据实验结果，可以得出试样的扭转强度、剪切模量等力学性能指标，为材料的工程应用提供了重要参考。

七、实验结论。

本实验通过材料力学扭转实验，深入了解了材料在扭转加载下的力学性能，得到了试样的力学性能参数，为工程设计和材料选用提供了重要参考。

八、实验总结。

本实验通过扭转实验，深化了对材料力学的理解，掌握了材料在扭转加载下的力学性能特点，为工程实践提供了重要的理论支持。

通过本次实验，我深刻认识到了材料力学扭转实验在工程领域的重要性，也加深了对材料力学理论的理解和应用。

希望今后能够继续深入学习和探索材料力学领域，为工程实践和科学研究做出更多贡献。

第1篇一、实验背景扭转实验是材料力学中研究材料扭转性能的重要实验之一。

通过实验，可以了解材料在扭转过程中的力学行为，为工程设计提供依据。

然而，在实验过程中，可能会出现一些问题，影响实验结果的准确性。

本文针对扭转实验中常见的问题进行分析，并提出相应的解决方案。

二、实验过程中常见问题1. 试样制备问题（1）试样尺寸不准确：试样尺寸对实验结果影响较大，尺寸不准确会导致实验结果偏差。

因此，在制备试样时，要严格按照实验要求进行加工，确保尺寸准确。

（2）试样表面质量差：试样表面存在划痕、毛刺等缺陷，会影响实验结果的准确性。

因此，在加工试样时，要注意保持表面光滑，避免产生缺陷。

2. 实验操作问题（1）加载方式不正确：加载方式不正确会导致实验结果出现较大偏差。

在实验过程中，应按照实验要求进行加载，确保加载方式正确。

（2）实验参数设置不合理：实验参数设置不合理会导致实验结果不准确。

在实验前，应仔细分析实验原理，合理设置实验参数。

3. 数据处理问题（1）数据记录不准确：在实验过程中，应准确记录实验数据，避免因记录错误导致实验结果偏差。

（2）数据处理方法不当：数据处理方法不当会导致实验结果出现较大偏差。

在数据处理过程中，应采用合适的数学模型和方法，确保数据处理结果的准确性。

三、问题分析及解决方案1. 试样制备问题（1）针对试样尺寸不准确问题，可以在加工过程中使用高精度的测量工具，如千分尺、游标卡尺等，对试样尺寸进行精确测量。

（2）针对试样表面质量差问题，可以在加工过程中采用研磨、抛光等方法，提高试样表面质量。

2. 实验操作问题（1）针对加载方式不正确问题，应严格按照实验要求进行加载，确保加载方式正确。

（2）针对实验参数设置不合理问题，应在实验前对实验原理进行分析，合理设置实验参数。

3. 数据处理问题（1）针对数据记录不准确问题，应提高实验人员的责任心，确保实验数据记录准确。

（2）针对数据处理方法不当问题，应选择合适的数学模型和方法，对实验数据进行处理，提高数据处理结果的准确性。

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。

一、实验目的1. 通过金属扭转试验，了解金属在扭转过程中的力学性能变化。

2. 测定金属材料的剪切屈服极限、剪切强度极限和切变模量。

3. 比较不同金属材料的扭转性能，分析其差异。

二、实验原理金属扭转试验是研究金属材料扭转性能的重要方法。

在扭转过程中，试样受到一对大小相等、方向相反的力矩作用，使试样产生扭转变形。

根据胡克定律和剪切应力与切变应力的关系，可以推导出金属材料的扭转力学性能指标。

三、实验设备与材料1. 实验设备：扭转试验机、游标卡尺、扭矩传感器、计算机等。

2. 实验材料：低碳钢、灰铸铁、铝等金属材料。

四、实验步骤1. 准备工作：检查实验设备是否完好，准备实验材料。

2. 试样制备：按照国家标准GB10128-2007《金属室温扭转试验方法》，制备圆形截面试样。

3. 试样测量：使用游标卡尺测量试样直径，计算试样抗扭截面系数。

4. 实验操作：a. 将试样安装在扭转试验机上，调整扭矩传感器，连接计算机。

b. 输入实验参数，如试样直径、材料类型等。

c. 启动实验，缓慢加载扭矩，观察试样变形情况。

d. 记录扭矩、扭转角等数据。

5. 实验结束：试样扭断后，取下试样，测量断口尺寸，计算剪切强度极限。

五、实验数据与处理1. 实验数据：记录扭矩、扭转角、试样直径、抗扭截面系数等数据。

2. 数据处理：a. 绘制扭矩-扭转角曲线，分析金属材料的扭转性能。

b. 计算剪切屈服极限、剪切强度极限和切变模量。

c. 比较不同金属材料的扭转性能，分析其差异。

六、实验结果与分析1. 实验结果：a. 低碳钢的剪切屈服极限为XXX MPa，剪切强度极限为XXX MPa，切变模量为XXX GPa。

b. 灰铸铁的剪切屈服极限为XXX MPa，剪切强度极限为XXX MPa，切变模量为XXX GPa。

c. 铝的剪切屈服极限为XXX MPa，剪切强度极限为XXX MPa，切变模量为XXX GPa。

2. 分析：a. 低碳钢的扭转性能较好，剪切屈服极限和剪切强度极限较高，切变模量较大。

低碳钢和铸铁扭转实验报告一、实验目的1、观察低碳钢和铸铁在扭转过程中的变形现象，比较它们的力学性能差异。

2、测定低碳钢的剪切屈服极限和剪切强度极限，以及铸铁的抗扭强度。

3、熟悉扭转试验机的工作原理和操作方法。

二、实验设备1、扭转试验机2、游标卡尺三、实验原理1、低碳钢扭转低碳钢属于塑性材料，在扭转过程中，其变形经历了弹性阶段、屈服阶段和强化阶段。

在弹性阶段，扭矩与扭转角呈线性关系，材料符合胡克定律。

当扭矩达到屈服扭矩时，试件表面出现沿横截面的滑移线，进入屈服阶段。

屈服阶段过后，材料进入强化阶段，变形继续增加，扭矩也随之增大，直至试件断裂。

2、铸铁扭转铸铁属于脆性材料，在扭转过程中，其变形很小，几乎没有明显的屈服阶段。

当扭矩达到一定值时，试件突然断裂。

四、实验步骤1、测量试件的直径，在不同位置测量多次，取平均值。

2、安装试件，确保试件与扭转试验机的夹头同轴。

3、启动扭转试验机，缓慢加载，观察试件的变形情况，并记录扭矩和扭转角的数据。

4、当低碳钢试件出现屈服现象时，记录屈服扭矩；当试件断裂时，记录最大扭矩。

5、对于铸铁试件，记录其断裂时的扭矩。

6、实验结束后，取下试件，观察其断口形状。

五、实验数据处理与分析1、低碳钢直径测量：测量低碳钢试件的三个不同位置的直径，分别为 d1 ＝1002mm，d2 ＝ 998mm，d3 ＝ 1000mm，平均值 d ＝（d1 ＋ d2 ＋ d3) ／ 3 ＝ 1000mm。

屈服扭矩 Ts ＝ 50 N·m最大扭矩 Tb ＝ 80 N·m根据公式计算剪切屈服极限τs 和剪切强度极限τb：τs ＝ Ts ／（πd³/16) ＝ 50×16 ／（π×10³) ≈ 251 MPaτb ＝ Tb ／（πd³/16) ＝ 80×16 ／（π×10³) ≈ 402 MPa2、铸铁直径测量：测量铸铁试件的三个不同位置的直径，分别为 d1 ＝1005mm，d2 ＝ 1003mm，d3 ＝ 1004mm，平均值 d ＝（d1 ＋ d2 ＋d3) ／ 3 ＝ 1004mm。