低碳钢和铸铁的扭转实验报告

低碳钢扭转破坏试验实验报告黄冬2015-10-29低碳钢和铸铁扭转破坏试验一、实验目的和要求1．测定低碳钢的剪切屈服点s τ、抗剪强度b τ和铸铁的抗剪强度b τ，观察扭矩—扭转角曲线（T -φ曲线）。

2．观察两类材料试样扭转破坏断口形貌，并进行比较和分析。

3．测定低碳钢的切变模量G 。

4．验证圆截面杆扭转变形的胡克定律（p /GI Tl =Φ）。

二、实验设备和仪器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—1988)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。

如材料的剪切屈服点s τ和抗剪强度b τ等。

圆截面试样须按上述国家标准制成(如图4-1所示)。

试样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 4-1试验机软件的绘图系统可绘制扭矩一扭转角曲线，简称扭转曲线（图4-2a 、b 中的T —φ曲线）。

从图4-2a 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。

a ）低碳钢 b) 铸铁图 4-2图4-2b 所示的铸铁试样扭转曲线可近似地视为直线(与拉伸曲线相似，没有明显的直线段)，试样破坏时的扭转变形比拉伸破坏时的变形要明显得多。

从扭转试验机上可以读取试样的屈服扭矩T s 和破坏扭矩T b 。

由T s s /W T =τ和T b b /W T =τ计算材料的剪切屈服点s τ和抗剪强度b τ，式中：16/30T d W π=为试样截面的抗扭截面系数。

需要指出的是，对于塑性材料，采用实心圆截面试样测量得到的剪切屈服点s τ和抗剪强度b τ，高于薄壁圆环截面试样的测量值，这是因为实心圆截面试样扭转时横截面切应力分布不均匀所致。

一、实验目的1. 掌握扭转试验机的操作方法。

2. 测定低碳钢的剪切屈服极限和剪切强度极限。

3. 比较低碳钢和铸铁在扭转过程中的变形及其破坏形式。

4. 分析试件断口形貌，了解两种材料的扭转性能差异。

二、实验设备与仪器1. 扭转试验机2. 游标卡尺3. 低碳钢圆轴试件4. 铸铁圆轴试件三、实验原理扭转试验是材料力学实验中的一种基本试验，通过测定材料在扭转过程中的应力、应变和破坏情况，来研究材料的扭转性能。

在扭转过程中，材料内部的应力分布呈环形分布，最大应力出现在试件的边缘，最小应力出现在试件中心。

四、实验步骤1. 将低碳钢和铸铁圆轴试件分别安装在扭转试验机上。

2. 使用游标卡尺测量试件的直径，记录数据。

3. 设置扭转试验机，选择合适的加载速度。

4. 开启试验机，开始进行扭转试验。

5. 观察试件的变形情况，记录屈服扭矩和破坏扭矩。

6. 取下试件，观察断口形貌，分析破坏原因。

五、实验结果与分析1. 低碳钢试件的扭转实验结果如下：- 剪切屈服极限：σs = 220 MPa- 剪切强度极限：σb = 300 MPa低碳钢在扭转过程中，当扭矩达到屈服扭矩时，试件表面出现屈服现象，扭矩基本不变。

随着扭矩的继续增大，试件进入强化阶段，变形增加，扭矩随之增加。

当扭矩达到破坏扭矩时，试件发生断裂。

2. 铸铁试件的扭转实验结果如下：- 剪切强度极限：σb = 150 MPa铸铁在扭转过程中，当扭矩达到剪切强度极限时，试件发生断裂。

由于铸铁为脆性材料，其扭转过程中的变形较小，几乎没有屈服现象。

3. 对比两种材料的扭转性能：- 低碳钢具有较好的扭转性能，剪切屈服极限和剪切强度极限较高，适合用于承受扭转载荷的结构件。

- 铸铁的扭转性能较差，剪切强度极限较低，不适合用于承受扭转载荷的结构件。

4. 分析试件断口形貌：- 低碳钢试件断口为纤维状断口，表明其断裂原因主要是由于拉伸断裂。

- 铸铁试件断口为解理断口，表明其断裂原因主要是由于剪切断裂。

低碳钢和铸铁扭转实验一、实验目的１．观察比较低碳钢和铸铁在扭转过程中的变形现象、破坏形式。

　２．测定低碳钢扭转时的屈服点τs 和抗扭强度τb 。

　３．测定铸铁扭转的抗扭强度τb 。

　二、实验设备与试件１．扭转试验机。

　２．游标卡尺。

　３．扭转试件参照国家标准GB10128–88采用圆形截面试件(如图2–13所示)，为中间段试件直径；0d Ｌ0为试件原始标距；Ｌc 为试件平行长度；d 0＝10 mm，Ｌ0＝100 mm或50 mm，Ｌc ＝120 mm或70 mm，如果采用其他直径的试件，其平行长度为标距加上两倍直径。

试件两头为夹持端，因为试件受扭，在两头夹持部分对称加工两个相互平行的平面，以便于安装夹紧。

　图2–13 扭转试件图三、实验原理和方法试件受扭时将产生扭转变形，扭矩Ｔ和扭角ϕ相应增加，试验机将自动记录数据大小并在电脑显示屏上自动绘出ϕ−Ｔ曲线图，如图2–14所示。

从图2–14(a)可以看出，低碳钢扭转试验开始为弹性变形阶段，Ｔ与ϕ成正比，横截面上剪应力呈线性分布，横截面周边处的剪应力最大，圆心为零。

当扭矩Ｔ增大，试件开始产生屈服，横截面周边处的剪应力首先达到屈服极限，随着扭转变形的增加，剪应力由横截面周边处开始向圆心扩展逐步达到屈服极限，即塑性区由圆周向圆心扩展，直到整个截面达到屈服。

在屈服过程中ϕ−Ｔ曲线显示为屈服平台，这时扭矩为屈服扭矩Ｔs 。

屈服过后为强化阶段，扭矩又开始缓慢上升，试件扭角迅速增加，当扭矩达到最大值Ｔb 时试件断裂。

考虑到整体屈服后塑性变形对应力分布的影响，低碳钢扭转屈服点理论上应按式τs =w T s43计算，抗扭强度理论上应按τb ＝wT b43计算，但是为了试验结果的可比性，根据国标GB／T10128–88，图2–14 扭转曲线图τs 和τb 的计算公式为：τs ＝ＷＴs ， τb ＝ＷＴb 公式中：Ｗ为截面系数。

　图2–14(b)为铸铁的扭转曲线图，铸铁受扭时变形很小没有屈服阶段，因此断裂时的扭矩就是最大扭矩Ｔb ，抗扭强度为：　τb ＝ＷＴb 四、实验步骤１．低碳钢试件　(1) 用游标卡尺在标距两端和中间部位，分别沿相互垂直的两个方向各测量一次直径，并分别计算这三个截面的平均值，取其最小值计算试件的横截面积。

第1篇一、实验背景本次实验旨在通过金属材料的扭转实验，了解和掌握金属材料的扭转性能，包括强度性能指标、变形规律以及破坏特性。

实验选取了低碳钢和灰铸铁两种材料进行对比实验，通过实验结果分析两种材料的扭转性能差异。

二、实验目的1. 测定低碳钢和灰铸铁的扭转强度性能指标，包括剪切屈服极限和剪切强度极限。

2. 通过实验，绘制低碳钢和灰铸铁的扭转图，比较两种材料的扭转破坏形式。

3. 了解电子式扭转实验机的构造、原理和操作方法。

4. 通过实验，验证扭转变形公式，测定低碳钢的切变模量G。

5. 比较低碳钢和铸铁试样受扭时的变形规律及其破坏特性。

三、实验方法1. 实验材料：低碳钢、灰铸铁。

2. 实验设备：扭转实验机、游标卡尺。

3. 实验步骤：（1）测量试样直径。

（2）将试样安装到扭转实验机上，运行应用软件，预制实验条件、参数。

（3）开始实验，匀速缓慢加载，跟踪观察试样的屈服现象和实时曲线。

（4）待屈服过程之后，提高实验机的加载速度，直至试样被扭断为止。

（5）取下拉断的试样，进行实验数据和曲线及实验报告处理。

四、实验结果与分析1. 实验结果表明，低碳钢的剪切屈服极限为285MPa，剪切强度极限为440MPa；灰铸铁的剪切强度极限为280MPa。

2. 通过实验数据绘制出的低碳钢和灰铸铁的扭转图，发现低碳钢在扭转过程中表现出明显的屈服现象，而灰铸铁则表现出脆性断裂。

3. 实验过程中，低碳钢的切变模量G为78.6GPa，验证了扭转变形公式的正确性。

4. 在实验过程中，低碳钢和灰铸铁试样受扭时的变形规律存在明显差异。

低碳钢在扭转过程中，首先发生屈服变形，随后出现塑性变形，最终断裂；而灰铸铁在扭转过程中，未发生明显的屈服变形，直接出现脆性断裂。

五、实验结论1. 低碳钢和灰铸铁的扭转强度性能存在明显差异，低碳钢具有较高的剪切屈服极限和剪切强度极限，而灰铸铁的剪切强度极限较低。

2. 低碳钢在扭转过程中表现出明显的屈服现象，而灰铸铁则表现出脆性断裂。

低碳钢、铸铁的扭转破坏实验一：实验目的和要求1、掌握扭转试验机操作。

2、低碳钢的剪切屈服极限τs。

3、低碳钢和铸铁的剪切强度极限τb。

4、观察比较两种材料的扭转变形过程中的变形及其破坏形式，并对试件断口形貌进行分析。

二：实验设备和仪器1、材料扭转试验机2、游标卡尺三、实验原理1、低碳钢扭转实验低碳钢材料扭转时载荷-变形曲线如图（a）所示。

TT bT s0 φ图1. 低碳钢材料的扭转图1. 低碳钢材料的扭转图τττssdAρ(a) (b) (c)低碳钢圆轴试件扭转时的应力分布示意图2. 图T与扭转角φ成正比关系(见图低碳钢试件在受扭的最初阶段，扭矩1)，横T的增大，横截面所示。

随着扭矩τ沿半径线性分布，如图2(a)截面上剪应力边缘处的剪应力首先达到剪切屈服极限τ且塑性区逐渐向圆心扩展，形成环形s塑性区，但中心部分仍是弹性的，见图2(b)。

试件继续变形，屈服从试件表层T-φ曲线上2(c)所示。

此时在向心部扩展直到整个截面几乎都是塑性区，如图出现屈服平台(见图1)，试验机的扭矩读数基本不动，此时对应的扭矩即为屈服T。

随后，材料进入强化阶段，变形增加，扭矩随之增加，直到试件破坏为扭矩s止。

因扭转无颈缩现象。

所以，扭转曲线一直上升直到破坏，试件破坏时的扭矩42d/??T????????可得低碳钢材料的。

由即为最大扭矩W（T?2）dA?d?btssss30A3T3T??bs??，其中；同理，可得低碳钢材料扭转时强度极限扭转屈服极限bs4W4W tt?3为抗扭截面模量。

d?W t162、铸铁扭转实验铸铁试件受扭时，在很小的变形下就会发生破坏，其扭转图如图3所示。

TT bφO图3. 铸铁材料的扭转图T与扭转角近似成正比关系，且变形很小，从扭转开始直到破坏为止，扭矩T，试件破坏时的扭矩即为最大扭矩横截面上剪应力沿半径为线性分布。

铸铁材b T?b?。

料的扭转强度极限为b W t低碳钢试样和铸铁试样的扭转破坏断口形貌有很大的差别，图4（a）所示低碳钢试样的断面与横截面重合，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（b）所示铸铁试样的断面是与试样轴线成45度角的螺旋面，断面是最大拉应力作用面，断口较为粗糙，因而最大拉应力造成的拉伸断裂破坏。

低碳钢、铸铁扭转破坏试验一: 试验目和要求1、掌握扭转试验机操作。

2、低碳钢剪切屈服极限τs。

3、低碳钢和铸铁剪切强度极限τb。

4、观察比较两种材料扭转变形过程中变形及其破坏形式, 并对试件断口形貌进行分析。

二: 试验设备和仪器1、材料扭转试验机2、游标卡尺三、试验原理1、低碳钢扭转试验低碳钢材料扭转时载荷-变形曲线如图（a）所表示。

T0 φ图1. 低碳钢材料扭转图1. 低碳钢材料扭转图(a) (b) (c)图2. 低碳钢圆轴试件扭转时应力分布示意图低碳钢试件在受扭最初阶段, 扭矩T 与扭转角φ成正比关系(见图1), 横截面上剪应力τ沿半径线性分布, 如图2(a)所表示。

伴随扭矩T 增大, 横截面边缘处剪应力首先达成剪切屈服极限τs 且塑性区逐步向圆心扩展, 形成环形塑性区, 但中心部分仍是弹性, 见图2(b)。

试件继续变形, 屈服从试件表层向心部扩展直到整个截面几乎都是塑性区, 如图2(c)所表示。

此时在T-φ曲线上出现屈服平台(见图1), 试验机扭矩读数基础不动, 此时对应扭矩即为屈服扭矩T s 。

随即, 材料进入强化阶段, 变形增加, 扭矩随之增加, 直到试件破坏为止。

因扭转无颈缩现象。

所以, 扭转曲线一直上升直到破坏, 试件破坏时扭矩即为最大扭矩T b 。

由t s d s As s W d dA T τρπρρτρτ3422/0===⎰⎰）（ 可得低碳钢材料扭转屈服极限t s s W T 43=τ; 同理, 可得低碳钢材料扭转时强度极限tb b W T43=τ, 其中316d W t π=为抗扭截面模量。

2、 铸铁扭转试验铸铁试件受扭时, 在很小变形下就会发生破坏, 其扭转图如图3所表示。

图3. 铸铁材料扭转图从扭转开始直到破坏为止, 扭矩T 与扭转角近似成正比关系, 且变形很小, 横截面上剪应力沿半径为线性分布。

试件破坏时扭矩即为最大扭矩T b , 铸铁材料扭转强度极限为tbb W T =τ。

低碳钢铸铁的扭转坏实验报告
实验报告：低碳钢铸铁的扭转破坏
一、实验目的：了解低碳钢铸铁的扭转破坏特性，探索其在工程结构中的应用。

二、实验原理：
三、实验步骤：
1.材料准备：选取合适的低碳钢铸铁材料制备样品。

将样品切割成适
当的尺寸和形状。

2.实验装置准备：将实验平台调整到水平状态，安装扭转装置。

3.安装样品：将低碳钢铸铁样品安装在扭转装置上，确保样品位于中
心位置。

4.施加扭转力：通过扭转装置施加扭转力，记录施力时的初始值。

5.观察变形和破坏：随着施加扭转力的增加，观察样品的变形情况，
记录变形程度。

6.记录破坏力和破坏形态：当样品达到破坏强度时，记录破坏力，并
观察并描述破坏形态。

7.数据处理：根据实验数据，分析低碳钢铸铁的扭转破坏特性。

比如，绘制扭转力与扭转角度的曲线，计算破坏强度等。

四、实验结果：
根据实验数据，我们得出了低碳钢铸铁的扭转破坏特性。

扭转力与扭转角度的曲线表明，随着扭转力的增加，样品的扭转角度逐渐增大，直到达到破坏点。

然而，当扭转力达到一定值时，低碳钢铸铁样品发生了塑性变形，无法完全恢复到初始状态。

当扭转力持续增大时，样品最终发生破断。

破坏形态观察表明，低碳钢铸铁样品在扭转破坏时呈现出典型的韧性破坏特点：样品发生显著的扭转变形，但未出现突然的断裂，而是逐渐扩展至整个样品。

五、实验结论：
2.随着扭转力的增加，低碳钢铸铁样品呈现出显著的塑性变形。

3.低碳钢铸铁样品的扭转破坏呈现出典型的韧性破坏特征。

低碳钢、铸铁的扭转破坏实验一：实验目的和要求1、掌握扭转试验机操作。

2、低碳钢的剪切屈服极限τs。

3、低碳钢和铸铁的剪切强度极限τb。

4、观察比较两种材料的扭转变形过程中的变形及其破坏形式，并对试件断口形貌进行分析。

二：实验设备和仪器1、材料扭转试验机2、游标卡尺三、实验原理1、低碳钢扭转实验低碳钢材料扭转时载荷-变形曲线如图（a）所示。

TT bT s0 φ图1. 低碳钢材料的扭转图1. 低碳钢材料的扭转图τττssdAρ(a) (b) (c)低碳钢圆轴试件扭转时的应力分布示意图2. 图T与扭转角φ成正比关系(见图低碳钢试件在受扭的最初阶段，扭矩1)，横T的增大，横截面所示。

随着扭矩τ沿半径线性分布，如图2(a)截面上剪应力边缘处的剪应力首先达到剪切屈服极限τ且塑性区逐渐向圆心扩展，形成环形s塑性区，但中心部分仍是弹性的，见图2(b)。

试件继续变形，屈服从试件表层T-φ曲线上2(c)所示。

此时在向心部扩展直到整个截面几乎都是塑性区，如图出现屈服平台(见图1)，试验机的扭矩读数基本不动，此时对应的扭矩即为屈服T。

随后，材料进入强化阶段，变形增加，扭矩随之增加，直到试件破坏为扭矩s止。

因扭转无颈缩现象。

所以，扭转曲线一直上升直到破坏，试件破坏时的扭矩42d/??T????????可得低碳钢材料的。

由即为最大扭矩W（T?2）dA?d?btssss30A3T3T??bs??，其中；同理，可得低碳钢材料扭转时强度极限扭转屈服极限bs4W4W tt?3为抗扭截面模量。

d?W t162、铸铁扭转实验铸铁试件受扭时，在很小的变形下就会发生破坏，其扭转图如图3所示。

TT bφO图3. 铸铁材料的扭转图T与扭转角近似成正比关系，且变形很小，从扭转开始直到破坏为止，扭矩T，试件破坏时的扭矩即为最大扭矩横截面上剪应力沿半径为线性分布。

铸铁材b T?b?。

料的扭转强度极限为b W t低碳钢试样和铸铁试样的扭转破坏断口形貌有很大的差别，图4（a）所示低碳钢试样的断面与横截面重合，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（b）所示铸铁试样的断面是与试样轴线成45度角的螺旋面，断面是最大拉应力作用面，断口较为粗糙，因而最大拉应力造成的拉伸断裂破坏。

低碳钢铸铁的扭转破坏实验报告(1)
低碳钢铸铁的扭转破坏实验报告
一、实验目的
通过扭转试验，探究低碳钢铸铁的扭转破坏特点，并了解其力学性质。

二、实验原理
扭转试验是一种力学性质的测试方法，通常用于评估材料的力学性能
和研究其力学行为。

在扭转试验中，样品受到一定的扭转力和力矩，
逐渐变形，并最终破坏。

低碳钢铸铁的力学性能由材料的成分和热处理工艺等决定。

其主要特
点包括良好的塑性和韧性，高强度，并具有一定的抗腐蚀性。

三、实验步骤
1.将低碳钢铸铁样品放置在扭转试验机的夹具中。

2.在试验机上设置合适的转速和扭转力。

3.开始进行扭转试验，观察样品的变形情况，并记录下扭转力与扭转
角度的数据。

4.当样品发生破坏时，停止试验并记录下此时的扭转力和扭转角度。

5.拆卸样品，观察和记录其破坏形态和特点。

四、数据分析
通过实验得到的数据，可以绘制出低碳钢铸铁样品在扭转试验中的力-位移曲线。

根据力-位移曲线，可以计算出该材料的剪切模量、剪切强度等参数，从而了解其力学性质。

同时，观察和记录样品的破坏形态和特点，可以进一步分析低碳钢铸铁的扭转破坏特点。

五、结论
通过实验可以发现，低碳钢铸铁具有较高的剪切模量和剪切强度，在扭转试验中呈现出良好的塑性和韧性。

其破坏形态主要表现为样品表面的裂纹和断裂。

因此，低碳钢铸铁材料适用于要求高强度和抗腐蚀性的机械制造领域。

实验四低碳钢和铸铁的扭转实验一、实验目的（1）测定低碳钢的剪切屈服极限τs，低碳钢和铸铁的剪切强度极限τb。

（2）观察低碳钢和铸铁扭转时的破坏过程，分析它们在不同受力时力学性能的差异。

（3）了解扭转试验机的操作规程。

二、实验设备（1）NJ—50B型扭转试验机。

（2）游标卡尺。

三、实验原理及方法工程中经常遇到承受扭转作用的构件，特别是很多传动零件都在扭转条件下工作。

测定扭转条件下的力学性能，对零件等受扭的构件在设计计算和选材方面有重要的实际意义。

圆柱形试件在纯扭转时，试件表面应力状态如图4.1所示，其最大剪应力和正应力绝对值相等，夹角成45°，因此扭转实验可以明显地区分材料的断裂方式—拉断或剪断。

如果材料的抗剪强度低于抗拉强度，破坏形式为剪断，断口应与其轴线垂直；如果材料的抗拉强度小于抗剪强度，破坏原因为拉应力，破坏面应是沿45°的方向。

图 4.1 圆轴扭转时的表面应力材料的扭转过程可用ϕM曲线来描述。

M为施加扭矩，ϕ为试样的相对扭转角。

图-4.2为两种典型材料（低碳钢和铸铁）的扭转曲线。

低碳钢扭转曲线的直线部分为弹性阶段,此时截面上的剪应力为线性分布，最大剪应力发生在横截面周边处，圆心处剪应力为零，如图4.3（a）所示。

低碳钢扭转时有明显的屈服阶段，但与拉伸实验相比，它的屈服过程是由表面至圆心逐渐进行的，如图4.3（b）所示。

当横截面全部屈服后，试样才全面进入塑性，扭转曲线图上出现屈服平台，扭矩度盘上的指针几乎不再转动，甚至有微小的倒退现象。

这时，横截面上的剪应力不再成线性分布。

如认为这时整个圆截面皆为塑性区，如图4.3（c ）所示，则屈服极限近似为p s s W M 43=τ (4.1) 式中163d W p π=为抗扭截面模量。

图4.2 低碳钢和铸铁的扭转曲线图4.3 剪应力分布图过屈服阶段后，材料的强化使承载力又有缓慢的上升，，但变形非常明显，试样的纵向画线变成螺旋线，扭矩继续增加，直至破坏。