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1、学院： 学号： 班级： 姓名： 金属扭转实验报告一、 实验目的 1观察低碳钢及铸铁材料的等圆截面直杆在受扭矩作用时出现的变形与破坏现象。根据试件上两圆周线间的距离和纵向素线的变化情况，分析直圆杆受扭时的应力性质和应力分部规律。比较低碳钢与铸铁的破坏断面形状，应用应力状态理论分析破坏原因。 2测定低碳钢的剪切屈服极限和剪切强度极限 3测定铸铁的剪切强度极限。二、 实验步骤 1.低碳钢试件; (1)用游标卡尺测量试件两端及中部三处截面的直径,取三处中最小一处的平均直径作为计算直径d. (2)在试件中画三个圆周线,沿试件轴线作若干条纵向素线,以利于观察扭转时的变形情况. (3)将试件装夹面涂以油脂后
2、装入实验机头.(4)根据试件的剪贴强度极限估算,选择适当的量程.(5)调整示力盘指针指零.调整从动针与主动针的重合. (6)选择加载速度:由于塑性材料在弹性阶段和屈服阶段的变形很小，为观察明显起见,采用慢速加载.当材料进入强化阶段时,由于低碳钢的塑性变形很大,为减少实验时间,选择加载. (7)按右手螺旋法则确定扭矩符号.为实验采用正确扭矩,故应按”顺”转按扭. (8)按下“顺”转按扭,慢速加载,观察材料在此例极限内时,纵向素线和圆周线的变化,并注意载荷上升速度与试件变形速度见的关系.变形速度(变形增量)由电动机转速决定为一恒值,载荷上升速度(载荷增量)若均匀,则两增量比值为一常量,该值大小反映
3、了材料的剪贴弹性增量g. (9)当材料发生流动时,变形增大,载荷在一小范围内波动,记下指针摆动到最小位置的读数作为. (10)材料经过屈服阶段开始进入强化阶段停机.该用快速加载,直至破坏,注意此阶段试件变形与载荷增加不在成正比,载荷增加越来越慢,在受力(扭矩)一变形(扭角)图上表现为曲线的斜率越来越小.当达到极限扭矩时,试件突然破坏.(注意低碳钢拉伸时的破坏现象比较),记下从动针的示值. 2.铸铁试件 (1)测量试件尺寸,(同前). (2)在试件上作圆周线及纵向素线(同前). (3)装夹试件(同前). (4)选择量程(同前). (5)示力盘指针调零, 从动针与主动针的重合. (6)选择加载速度
4、:由于脆性材料达到破坏时的变形很小,故采用慢速)加载.(7)按下”顺”转按扭,观察试件变形现象及载荷变化与试件变形间的关系.可看到在初始阶段载荷上升较快且均匀,而后越来越慢.当达到极限扭矩时,试件突然破坏.记下从动针的示值.三、实验数据记录与计算测定低碳钢和灰铸铁扭转时的强度性能指标试验的数据记录与计算材料低 碳 钢灰 铸 铁试样尺寸直 径 10.000 直 径 10.000 实验后的试样草图实验数据屈 服 扭 矩 43.57 最 大 扭 矩96.48 扭转屈服应力221.89 抗 扭 强 度 491.38 最大扭矩 29.26 抗扭强度 245.28 试样的扭转图四、 思考题1. 比较低碳钢与灰铸铁试样的扭转破坏断口，并分析它们的破坏原因。铸铁破坏时断口呈45螺旋曲面，而低碳钢破坏时断口是与轴线垂直的近似平面。低碳钢扭转破坏为平断口，为切应力破坏，因为低碳钢抗剪能力最差；铸铁扭转破坏为螺旋断口，为45度主拉应力破坏，因为铸铁抗拉能力最差。2. 比较低碳钢与灰铸铁的力学性能及破坏形式，并分析原因。前者,力学性能优越,有明显的屈服台阶, 韧性塑性较好；破坏形式为塑性破坏,安全性较铸铁高.后者,力学性能较前者差,无明显屈服台阶,一般取极限应变的0.2%,韧塑性较差；破坏形式属于脆性破坏.4