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扭 轉(zhuǎn) 實(shí) 驗(yàn)一實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?.學(xué)習(xí)了解微機(jī)控制扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)機(jī)的構(gòu)造原理,并進(jìn)行操作練習(xí)。2.確定低碳鋼試樣的剪切屈服極限、剪切強(qiáng)度極限。3.確定鑄鐵試樣的剪切強(qiáng)度極限。4.觀察不同材料的試樣在扭轉(zhuǎn)過(guò)程中的變形和破壞現(xiàn)象。二實(shí)驗(yàn)設(shè)備及工具 扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)機(jī),游標(biāo)卡尺、扳手。三試驗(yàn)原理: 塑性材料和脆性材料扭轉(zhuǎn)時(shí)的力學(xué)性能。(在實(shí)驗(yàn)過(guò)程及數(shù)據(jù)處理時(shí)所支撐的理論依據(jù)。參考材料力學(xué)、工程力學(xué)課本的介紹,以及相關(guān)的書籍介紹,自己編寫。)四實(shí)驗(yàn)步驟1.a低碳鋼實(shí)驗(yàn)(華龍?jiān)囼?yàn)機(jī))(1)量直徑:用游標(biāo)卡尺量取試樣的直徑。在試樣上選取3各位置,每個(gè)位置互相垂直地測(cè)量2次直徑,取其平均值;然后從3個(gè)位置的平均值中取最小值作為試樣的直徑。(2)安裝試樣:?jiǎn)?dòng)扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)機(jī),手動(dòng)控制器上的“左轉(zhuǎn)”或“右轉(zhuǎn)”鍵,調(diào)整活動(dòng)夾頭的位置,使前、后兩夾頭鉗口的位置能滿足試樣平口的要求,把試樣水平地放在兩夾頭之間,沿箭頭方向旋轉(zhuǎn)手柄,夾緊試樣。(3)調(diào)整試驗(yàn)機(jī)并對(duì)試樣施加載荷:在電腦顯示屏上調(diào)整扭矩、峰值、切應(yīng)變1、切應(yīng)變2、夾頭間轉(zhuǎn)角、時(shí)間的零點(diǎn);根據(jù)你所安裝試樣的材料,在“實(shí)驗(yàn)方案讀取”中選擇“教學(xué)低碳鋼試驗(yàn)”,并點(diǎn)擊“加載”而確定;用鍵盤輸入實(shí)驗(yàn)編號(hào),回車確定(按Enter鍵);鼠標(biāo)點(diǎn)“開始測(cè)試”鍵,給試樣施加扭矩;在加載過(guò)程中,注意觀察屈服扭矩的變化,記錄屈服扭矩的下限值,當(dāng)扭矩達(dá)到最大值時(shí),試樣突然斷裂,后按下“終止測(cè)試”鍵,使試驗(yàn)機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)。(4)試樣斷裂后,從峰值中讀取最大扭矩。從夾頭上取下試樣。(5)觀察試樣斷裂后的形狀。1.b低碳鋼實(shí)驗(yàn)(青山試驗(yàn)機(jī))(1)量直徑:用游標(biāo)卡尺量取試樣的直徑。在試樣上選取3各位置,每個(gè)位置互相垂直地測(cè)量2次直徑,取其平均值;然后從3個(gè)位置的平均值中取最小值作為試樣的直徑。(2)安裝試樣:?jiǎn)?dòng)扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)機(jī),手動(dòng)“試驗(yàn)機(jī)測(cè)控儀”上的“左轉(zhuǎn)”或“右轉(zhuǎn)”鍵,調(diào)整活動(dòng)夾頭的位置,使前、后兩夾頭鉗口的位置能滿足試樣平口的要求,把試樣水平地放在兩夾頭之間,用扳手順時(shí)針旋轉(zhuǎn),夾緊試樣。(3)調(diào)整試驗(yàn)機(jī)并對(duì)試樣施加載荷:在電腦顯示屏上調(diào)整扭矩、峰值、夾頭間轉(zhuǎn)角、切應(yīng)變1、切應(yīng)變2、試驗(yàn)時(shí)間的零點(diǎn);選擇“實(shí)驗(yàn)方案1”;用鼠標(biāo)“新建”,在下拉菜單中,依次輸入“試驗(yàn)編號(hào)”、“實(shí)驗(yàn)員”、“鋼筋長(zhǎng)度”、在“實(shí)驗(yàn)材料”中選擇“塑性”、“材料形狀”中選擇“實(shí)心”和“鋼筋直徑”等信息后,點(diǎn)擊“確定”;鼠標(biāo)點(diǎn)“開始”鍵,就給試樣施加扭矩了;在加載過(guò)程中,注意觀察試樣屈服時(shí)扭矩的變化,并記錄屈服扭矩的下限值,當(dāng)扭矩達(dá)到最大值時(shí),試樣突然斷裂,后按下“停止”鍵,使試驗(yàn)機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)。(4)試樣斷裂后,取下試樣,從峰值中讀取最大扭矩。(5)觀察試樣斷裂后的形狀。2.a鑄鐵實(shí)驗(yàn)(華龍?jiān)囼?yàn)機(jī))(1)量直徑:用游標(biāo)卡尺量取試樣的直徑。在試樣上選取3各位置,每個(gè)位置互相垂直地測(cè)量2次直徑,取其平均值;然后從3個(gè)位置的平均值中取最小值作為試樣的直徑。(2)安裝試樣:?jiǎn)?dòng)扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)機(jī),手動(dòng)控制器上的“左轉(zhuǎn)”或“右轉(zhuǎn)”鍵,調(diào)整活動(dòng)夾頭的位置,使前、后兩夾頭鉗口的位置能滿足試樣平口的要求,把試樣水平地放在兩夾頭之間,沿箭頭方向旋轉(zhuǎn)手柄,夾緊試樣。(3)調(diào)整試驗(yàn)機(jī)并對(duì)試樣施加載荷:在電腦顯示屏上調(diào)整扭矩、峰值、切應(yīng)變1、切應(yīng)變2、夾頭間轉(zhuǎn)角、時(shí)間的零點(diǎn);根據(jù)你所安裝試樣的材料,在“實(shí)驗(yàn)方案讀取”中選擇 “教學(xué)鑄鐵試驗(yàn)”,并點(diǎn)擊“加載”而確定;用鍵盤輸入實(shí)驗(yàn)編號(hào),回車確定(按Enter鍵);鼠標(biāo)點(diǎn)“開始測(cè)試”鍵,給試樣施加扭矩;當(dāng)扭矩達(dá)到最大值時(shí),試樣突然斷裂,后按下“終止測(cè)試”鍵,使試驗(yàn)機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)。(4)試樣斷裂后,從夾頭上取下試樣,讀取峰值表中最大扭矩。(5)觀察試樣斷裂后的形狀。2.b低碳鋼實(shí)驗(yàn)(青山試驗(yàn)機(jī))(1)量直徑:用游標(biāo)卡尺量取試樣的直徑。在試樣上選取3各位置,每個(gè)位置互相垂直地測(cè)量2次直徑,取其平均值;然后從3個(gè)位置的平均值中取最小值作為試樣的直徑。(2)安裝試樣:?jiǎn)?dòng)扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)機(jī),手動(dòng)“試驗(yàn)機(jī)測(cè)控儀”上的“左轉(zhuǎn)”或“右轉(zhuǎn)”鍵,調(diào)整活動(dòng)夾頭的位置,使前、后兩夾頭鉗口的位置能滿足試樣平口的要求,把試樣水平地放在兩夾頭之間,用扳手順時(shí)針旋轉(zhuǎn),夾緊試樣。(3)調(diào)整試驗(yàn)機(jī)并對(duì)試樣施加載荷:在電腦顯示屏上調(diào)整扭矩、峰值、夾頭間轉(zhuǎn)角、切應(yīng)變1、切應(yīng)變2、試驗(yàn)時(shí)間的零點(diǎn);選擇“實(shí)驗(yàn)方案1”;用鼠標(biāo)“新建”,在下拉菜單中,依次輸入“試驗(yàn)編號(hào)”、“實(shí)驗(yàn)員”、“鋼筋長(zhǎng)度”、在“實(shí)驗(yàn)材料”中選擇“脆性”、“材料形狀”中選擇“實(shí)心”和“鋼筋直徑”等信息后點(diǎn)擊“確定”;鼠標(biāo)點(diǎn)“開始”鍵,就給試樣施加扭矩了;當(dāng)扭矩達(dá)到最大值時(shí),試樣突然斷裂,后按下“停止”鍵,使試驗(yàn)機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)。(4)試樣斷裂后,取下試樣,從峰值中讀取最大扭矩。(5)觀察試樣斷裂后的形狀。 五實(shí)驗(yàn)記錄試樣低碳鋼鑄鐵直徑(第1次)直徑(第2次)直徑(第3次)屈服載荷極限載荷破壞形狀注:低碳鋼的剪切流動(dòng)極限和強(qiáng)度極限的計(jì)算公式中應(yīng)該乘一系數(shù)3/4。原因是這樣:圓周扭轉(zhuǎn)在彈性范圍內(nèi)剪應(yīng)力分布如圖a所示,對(duì)于塑性材料,當(dāng)扭矩增大到一定數(shù)值后,試樣表面應(yīng)力先達(dá)到流動(dòng)極限,并逐漸向內(nèi)擴(kuò)展,形成環(huán)形塑性區(qū),如圖b所示。若扭矩逐漸增大,塑性區(qū)也不斷擴(kuò)大。當(dāng)扭矩達(dá)到時(shí),橫截面上的剪應(yīng)力都近似達(dá)到如圖c所示,在這種剪應(yīng)力分布下,流動(dòng)時(shí)剪應(yīng)力公式為。在扭矩繼續(xù)增加時(shí),試樣繼續(xù)變形,材料進(jìn)一步強(qiáng)化,當(dāng)試樣扭斷時(shí),整個(gè)橫截面上的剪應(yīng)力都達(dá)到,此時(shí)最大扭矩為,因此剪切強(qiáng)度極限和流動(dòng)極限一樣,近似地.由于鑄鐵是脆性材料,應(yīng)力在橫截面上從開始受力直至破壞都保持為線性分布,當(dāng)試樣邊緣上的剪應(yīng)力達(dá)到時(shí),此時(shí)最大扭矩為,故仍有彈性階段的應(yīng)力公式計(jì)算強(qiáng)度極限。六數(shù)據(jù)處理七實(shí)驗(yàn)結(jié)論八預(yù)習(xí)思考題1.為什么扭轉(zhuǎn)試樣兩端較粗,中間較細(xì)?中間和兩端采用光滑曲線過(guò)度,而不是直角連接?2.在計(jì)算低碳鋼屈服強(qiáng)度和極限強(qiáng)度的公式中為什么會(huì)出現(xiàn)3/4,而不是其他系數(shù)呢?3.如果扭轉(zhuǎn)試樣是屈服失效,請(qǐng)用最大剪應(yīng)力理論分析一下,試樣可能的斷口形狀。4.如果扭轉(zhuǎn)試樣是斷裂失效,請(qǐng)用最大正應(yīng)力理論分析一下,試樣可能的斷口形狀。5.安裝扭轉(zhuǎn)試樣為什么要“把試樣水平地放在兩夾頭之間”?6.低碳鋼試樣在扭轉(zhuǎn)時(shí)的變形要經(jīng)歷哪3個(gè)階段?九分析思考題1.扭轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)中你是怎樣測(cè)量試樣直徑的?為什么采用這種方法?2.兩種試樣的斷口形狀分別是什么樣的?怎樣解釋這種結(jié)果?3.鑄鐵試樣扭轉(zhuǎn)破壞斷口的傾斜方向與施加扭矩的方向有無(wú)直接關(guān)
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