一、实验目的
1、在比例极限内验证扭转虎克定律，测定低碳钢的剪切弹性模量G。
2、观察低碳钢的扭转破坏现象，并测定其剪切屈服极限τ。和剪切强度极限τb。大屏幕控制器
3、观察铸铁的钮转破坏现象，并测定其剪切强度极限τb。
二、实验设备
1、游标卡尺
2、扭转测G仪
1、左横杆
2、左悬臂杆
3、固定支座
板栗开口机4、试样
5、百分表
6、右横杆
7、右悬臂杆8、右转动支座9、力臂10、砝码
技术规格
1、试样：直径d=10mm
标距：Le=60-150mm可调
材料：A3钢
2、力臂：长度a=200mm
3、百分表：触点离试样曲线距离b=100mm
放大倍数K=100/格/mm
4、法码：4块，每块重5N；砝码托作初载荷，To=0.26N·m，扭矩增量△T=1N△m
5、自重（不包括砝码）：3kg
6、外形尺寸：264×250×250mm3
7、精度：误差<5%
3、K-50型扭转试验机
这种试验机由加载、测力、测扭转角和自动绘图四部分构成。试验机的外形见图10，
其传动系统如图11所示。
图11 K-50型扭转型试验机传动系统
在剪切比例极限内，扭矩M和扭转角φ间保持正比关系，其公式为
式中I P为圆载面的极惯性矩，L为标距。现测E实验相同，采用等量加载法逐级加载，如每次增加相等的扭矩△M，扭转角的增量△φ基本相等，这就验证了扭转虎克定律。根据测得的各级扭转角度△φ，则由上式可算出剪切弹性模量：
2、低碳钢扭转时力学性能的测定
试件受扭转时，试验机可自动绘出扭矩和扭转角的关系曲线M-φ曲线。图12所示为低碳钢的扭转图。 图12 低碳钢扭转图
在试件受扭的初始阶段，扭矩M与扭转角φ成正比关系，即M-φ图的直线部分。当材料进入屈服阶段时，扭矩M突然下降，测力指针几乎不动或摆动，指针摆动的最小值即为屈服扭矩Ms。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。因扭转时试件无颈缩现象，所以M-φ曲线一直上升而无下降，试件破坏时的扭矩即为最大扭矩Mb。根据国家标准GB10128-88规定；扭转屈服极限τs及扭转条件强度极限τb分别为
（1）加载部分
试件装夹于活动夹头1和固定夹头2之间，两夹头间的距离可通过调距手柄3调整。
耳机绕线器手摇加载：转动手摇柄6，带动变速箱7中的蜗轮蜗杆转动，经传动轴8传动箱18驱动活动夹1旋转，使试件受扭。地温空调
电动加载：取下手摇柄6，按下电动机开关9，起动电机10，经变速箱7中的齿轮、蜗轮蜗杆以及传动主轴8传递，试件便获得快速加载。
（2）测力部分
固定夹头2与摆杆11安装在同一轴上，当试件受扭时，扭矩通过固定夹头使摆杆11抬起，摆锤13的重力矩与试件所受的扭矩始终保持平衡，因此摆锤力矩就是试件所受之扭矩。摆杆11抬起时推动测力度盘12下面的齿条，从而使测力指针转动，指示出试件所受扭矩的大小。
更换摆锤的重量可得到测力度盘的三种量程，0~100N·m、0~200 N·m、0~500 N·m。
（3）测扭转角
传动主轴8除带动活动夹头1转动外，还带动另一端的测角度盘15转动，度盘上的刻
度便指示出试件扭转角的大小。度盘量小刻度为1°，因此只适用于测量大变形。测量度盘上还附有一个计数器，可以指示出试件扭转的总圈数。
（4）自动绘图
自动绘图器17的笔夹由推动测力指针的齿条带动，而绘图圆筒则与传动主轴8联动，因此能自动绘出M-φ曲线，纵坐标为扭矩M，横坐标为扭转角φ。
三、试件
塔机电机
圆轴承受扭矩时，材料处于纯剪应力状态，因此常用扭转试验来测定不同材料在纯剪作用下的力学性能。
国家标准《金属室温扭转试验方法》GB10128-88规定，扭转试件可采用圆形截面，也可采用薄壁管，并且推荐，对于圆形截面试件，采用直径d=10mm，标距L=50mm或L=100mm，本试验采用圆形截面试件。
四、实验原理
1、测定低碳钢的剪切弹性模量G
低碳钢试件的破坏断面与轴线垂直，断口平齐，有回旋状塑性变形痕迹，这表征试件破坏是在剪应力作用下引起切断的结果。
2、铸铁扭转时力学性能的测定
铸铁的扭转曲线如图13所示，从开始受扭至破坏，变形很小，M-φ曲线上近似为一直线，试件破坏时扭矩为M b，则扭转强度极限。
铸铁试件的破坏断面与轴线成45°螺旋面，断面呈晶料状，这是在正应力作用下形成的脆性断口。
五、实验步骤
1、桌面目视基本水平，把仪器放到桌上（先不要加砝码托及砝码）。
2、调整两悬壁杆的位置大致达到选定标距。固定左悬臂杆，再固定右悬臂杆，调整右横杆，使百分表触头距试样轴线距离b=100mm，并使表针予先转过10格以上。Bb值可不调，而按实际测值计算。
鹿头标本3、用游标卡尺准确测量标距，作为实际计算用。
4、挂上砝码托，记下百分表的初读数。
5、分4次加砝码，每加一块，记录一次表的读数。加砝码时要缓慢放手。
6、卸装砝码。测G实验结束。
7、开始扭转破坏实验。选择合适的测力盘，并配置相应的摆锤。调整测力指针，对准零点。
8、将试件装入试验机夹头内。
9、用手摇缓慢加载，逐级增加载荷，直到低碳钢屈服极限，记下屈服极限值。
10、根据低碳钢的剪切强度极限τb，估计最大扭矩Mb，选择合适的测力度盘。调整好自动绘图器，将测角度盘调零。手摇缓慢加载，注意观察测力指针的转动情况下，当指针停顿或后退时记下主动指针摆动的最小值即为Ms。经过屈服阶段后，可用电动快速加载直到剪断为止，停机，记下从动指针所指数值即为Mb，同时记下总扭转角φ的数值。
11、安装铸铁试件，手摇缓慢加载至试件断裂，记录最大扭矩Mb和总扭转角φ。
六、注意事项
1、电动加载时，要先取下手摇柄。
2、试件要夹紧，以防开车后打滑。
3、试验过程中不得触动摆锤。
圆轴扭转实验报告
一、低碳钢剪切弹性模量G的测定
豫公网安备41160202000603
站长QQ:729038198
关于我们
投诉建议