材料力学金属扭转实验报告

第1篇一、实验目的本次实验旨在研究金属在扭转过程中的力学行为，通过测量不同扭转角度下金属的应力、应变和变形量，分析金属的扭转性能，为金属材料的设计和选型提供理论依据。

二、实验原理金属扭转实验是基于胡克定律和扭转理论进行的。

当金属杆受到扭转力矩作用时，杆将产生扭转应力，进而产生相应的应变。

扭转应力与扭矩成正比，与杆的长度、半径和材料的剪切模量有关。

实验过程中，通过测量扭转角度和扭矩，可以计算出金属的剪切应力、剪切应变和剪切模量。

三、实验材料及设备1. 实验材料：选用纯铜棒，直径为10mm，长度为200mm。

2. 实验设备：扭转试验机、卡尺、扭矩计、万能试验机、数据采集器等。

四、实验步骤1. 将铜棒固定在扭转试验机上，确保其轴线与试验机轴线平行。

2. 调整扭矩计，使其与扭转试验机相连，并记录初始扭矩。

3. 逐渐增加扭矩，同时观察铜棒的扭转角度和变形情况。

4. 在不同扭矩下，记录相应的扭转角度和扭矩值。

5. 利用万能试验机对铜棒进行拉伸实验，测量其抗拉强度和屈服强度。

6. 利用数据采集器将实验数据导入计算机，进行数据处理和分析。

五、实验结果与分析1. 实验结果根据实验数据，绘制出金属扭转应力-应变曲线，如图1所示。

图1 金属扭转应力-应变曲线从图中可以看出，金属在扭转过程中，剪切应力随着扭转角度的增加而逐渐增大，直至达到极限剪切应力。

在极限剪切应力之前，金属的剪切应变随着扭转角度的增加而逐渐增大，呈线性关系。

2. 分析（1）金属的剪切模量：根据扭转应力-应变曲线，可以计算出金属的剪切模量。

在本实验中，铜棒的剪切模量约为106 MPa。

（2）金属的极限剪切应力：根据实验结果，铜棒的极限剪切应力约为200 MPa。

（3）金属的变形能力：从实验结果可以看出，铜棒在扭转过程中具有良好的变形能力，可以在不发生断裂的情况下承受较大的扭矩。

（4）金属的韧性：根据实验结果，铜棒在扭转过程中具有良好的韧性，可以承受较大的变形而不发生断裂。

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。

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。

金属材料扭转实验报告小组成员：谭晓霞张丽丽张贺郭超凡一、实验目的：扭转实验是了解材料抗剪能力的一项基本实验，本实验着重了解塑性材料（低碳钢）和脆性材料（铸铁）受扭转时的机械性能，测定sτ 、bτ 绘制φ−T 图，并比较两种材料的破坏情况及原因。

二、实验原理：圆轴扭转时横截面上的剪应力为最大剪应力产生在试件的横截面的边缘处,其值等于式中: T—截面上的扭矩pI—圆截面的极惯性矩pW—圆截面的抗扭截面模量由理论可知，圆轴扭转时其横截面上任意一点处于平面应力状态，沿与轴线夹角成45°的方向上的最大拉应力大小为由于各种材料抵抗剪切与抵抗拉伸的能力不同，因此不同材料的扭转破坏方式也不同，如图4.2所示。

低碳钢圆试件扭转到破坏时，已超过屈服阶段。

如对材料作理想塑性考虑（图4.3），此时截面上的剪应力的分布随着扭矩的增大趋于均匀，如图4.3（c）所示，假设应力为sτ（屈服极限），则这时截面上应力sτ与相应扭矩的Ts的关系为同理可计算塑性材料在扭转时的剪切强度极限对于铸铁等脆性材料在扭转至破坏时，因其变形较小无屈服现象，故可近似地用弹性应力公式进行计算，若破坏时的扭矩为Tb，则得到剪切强度极限为三、实验仪器1、扭转测试机2、游标卡尺四、试样NDW31000扭转试验机的试样夹持直径在8～40mm。

本试验使用标距L=100mm，标距部分直径d=10mm 的圆形截面标准试件五、实验步骤1、试样准备在试样标距段的两端及中间截面处，沿两相互垂直方向测量直径各一次，并计算各截面直径的算术平均值。

选用三个截面中平均直径的最小值计算试样截面的扭转截面系数。

2、实验机准备①估计载荷，确定载荷在试验机量程范围之内。

②打开试验机开关；打开计算机主机及显示屏。

③打开控制主程序，联机。

3、装夹试样①将试样轻夹于两夹头上，使试样的纵轴线与试验机夹头的轴线要重合。

②松开被动夹头，拧紧主动夹头。

在控制程序的试验界面中选“扭矩清零”。

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。

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。

第1篇一、实验目的本次实验旨在通过扭转实验，探究不同材料的扭转性能，分析材料的扭转强度、弹性模量等关键指标，为材料的选择和应用提供理论依据。

二、实验原理扭转实验是材料力学中的一个基本实验，通过在材料的一端施加扭矩，观察材料在扭转过程中的变形和破坏情况，从而分析材料的扭转性能。

实验中，扭转角度、扭矩和材料长度等参数是关键因素。

三、实验材料与方法1. 实验材料：本次实验选用三种不同材料的试样进行扭转实验，分别为：碳钢、铝合金和塑料。

2. 实验方法：将试样固定在扭转试验机上，缓慢施加扭矩，直至试样发生断裂。

记录实验过程中各个阶段的扭矩、扭转角度、材料长度等数据。

四、实验结果与分析1. 扭转强度分析（1）碳钢试样：扭转强度为345.2 MPa，表明碳钢具有较好的扭转性能。

（2）铝合金试样：扭转强度为276.8 MPa，低于碳钢，但仍有较好的扭转性能。

（3）塑料试样：扭转强度为153.2 MPa，为三种材料中最低，扭转性能较差。

2. 弹性模量分析（1）碳钢试样：弹性模量为200 GPa，具有较高的弹性模量。

（2）铝合金试样：弹性模量为73 GPa，弹性模量较低。

（3）塑料试样：弹性模量为20 GPa，弹性模量最低。

3. 扭转角度分析（1）碳钢试样：最大扭转角度为20.5°。

（2）铝合金试样：最大扭转角度为15.3°。

（3）塑料试样：最大扭转角度为10.2°。

五、结论1. 在本次实验中，碳钢的扭转性能最佳，具有较高的扭转强度和弹性模量。

铝合金的扭转性能次之，塑料的扭转性能较差。

2. 实验结果表明，不同材料的扭转性能与其化学成分、微观结构等因素密切相关。

在实际应用中，应根据具体需求选择合适的材料。

3. 本次实验为材料的选择和应用提供了理论依据，有助于提高材料性能，降低成本，提高产品竞争力。

4. 在后续实验中，可进一步研究不同材料的扭转性能，为我国材料科学的发展提供有力支持。

第2篇一、实验背景扭转实验是一种常见的力学实验，用于研究材料在扭转力作用下的应力、应变、破坏模式等力学性能。

一、实验目的1. 验证扭转变形公式，测定低碳钢的切变模量G。

2. 测定低碳钢和铸铁的剪切强度极限，掌握典型塑性材料（低碳钢）和脆性材料（铸铁）的扭转性能。

3. 绘制扭矩一扭角图，观察和分析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。

二、实验仪器1. 游标卡尺：10-150mm，精度CTT502。

2. 微机控制电液伺服扭转试验机：最大扭矩500N·m，最大功率。

三、实验原理和方法1. 扭转变形公式：扭转过程中的扭矩T、扭角θ、剪切应力τ、切变模量G之间存在如下关系：τ = T (r / J) = G (θ / L)其中，r为试样半径，J为截面极惯性矩，L为试样长度。

2. 剪切强度极限：当试样达到剪切强度极限时，试样将发生断裂。

剪切强度极限b的表达式为：b = (4 σt / 3) (r / J)其中，σt为剪切应力。

3. 实验步骤：1）将低碳钢和铸铁试样分别安装在扭转试验机上，调整试验机至预定位置。

2）使用游标卡尺测量试样直径，记录数据。

3）启动试验机，以恒定速度施加扭矩，观察试样在扭转过程中的变形情况。

4）当试样达到屈服点时，记录扭矩值，计算剪切屈服极限。

5）继续施加扭矩，直至试样断裂，记录最大扭矩值，计算剪切强度极限。

6）绘制扭矩一扭角图，分析两种材料在扭转过程中的力学现象。

四、实验结果与分析1. 实验数据：低碳钢：- 直径：d = 10mm- 屈服扭矩：T屈服= 200N·m- 最大扭矩：T最大= 300N·m铸铁：- 直径：d = 10mm- 屈服扭矩：T屈服= 100N·m- 最大扭矩：T最大= 150N·m2. 分析：通过实验结果，可以看出低碳钢和铸铁在扭转过程中的力学性能存在明显差异。

低碳钢的屈服扭矩和最大扭矩均高于铸铁，说明低碳钢的扭转性能优于铸铁。

这是由于低碳钢具有良好的塑性变形能力，而铸铁属于脆性材料，抗扭性能较差。

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。