實驗指導書_扭轉試驗

1、職業(yè)教育機電一體化專業(yè)教學資源庫實訓指導書課程名稱：機械設計與創(chuàng)新編 制 人：王紅軍郵 箱：wanghj電 話制時間：2014.8編制單位：南京工業(yè)職業(yè)技術學院學生實驗守則1.實驗前必須充分預習，明確實驗目的及要求，了解基本原理、實驗方法與操作步驟，并寫好預習報告。進入實驗室須帶上預習報告，經(jīng)教師檢查同意方能進行實驗。 2.遵守實驗室規(guī)章制度，保持實驗安靜，嚴禁在實驗室內吸煙或飲食。3.實驗前，檢查、清理所需的儀器、工具等。如有缺損，應立即向教師報告，不得私自調用。4.高度重視安全，遵守實驗室的安全守則。進入實驗室應先熟悉實驗室的水、電開關。若遇事故應立即采取適當措施

2、，并報告教師。對違反操作規(guī)程造成事故者，應給予嚴肅處理。5.愛護儀器設備，嚴格按儀器設備使用說明書或操作規(guī)程操作。儀器設備或工具發(fā)生故障、損壞或丟失等情況，應立即向教師報告。嚴禁擅自拆卸、搬弄儀器設備。損壞儀器設備，應檢查原因并登記損壞情況，按規(guī)定賠償。公用工具用完后應立即放歸原處。 6.實驗記錄要求真實、整齊、清楚，忠實于原始實驗數(shù)據(jù)；明顯偏離的實驗結果需認真分析原因并重做實驗。7.做完實驗，學生應負責將儀器、工具整理還原，清潔設備，桌面、凳子收拾整齊，借用工具等及時歸還。8.實驗室中任何儀器、工具不得帶出實驗室。 9.實驗報告應在實驗教師規(guī)定時間內交實驗室。實驗三 扭轉實驗工程中有許多承受

3、扭轉變形的構件，了解材料在扭轉變形時的力學性能，對于構件的合理設計和選材是十分重要的。扭轉變形是構件的基本變形之一，因此扭轉實驗也是材料力學基本實驗之一。1. 實驗目的(1) 測定低碳鋼的剪切屈服強度s及剪切強度b。(2) 測定鑄鐵的剪切強度極限b。(3) 觀察、比較低碳鋼和鑄鐵在扭轉時的變形和破壞現(xiàn)象，分析其破壞原因。(4) 比較低碳鋼與鑄鐵在扭轉時的力學性能。2.實驗設備與工具(1) 扭轉試驗機 一臺(2) 游標卡尺 0-150mm 一支(3) 試樣(低碳鋼、鑄鐵) 各一個3. 實驗原理圓軸承受扭轉時，材料處于純剪應力狀態(tài)。因此，常用扭轉試驗來研究不同材料純剪作用下的機械性質。圖1為低碳鋼

4、Q235扭轉實驗扭矩T和扭轉角的關系曲線，圖2為鑄鐵HT200試件的扭轉實驗扭矩T和扭轉角的關系曲線。圖3為低碳鋼和鑄鐵扭轉破壞斷口形式。 圖1 低碳鋼Q235扭轉T曲線 圖2 鑄鐵HT200扭轉T曲線 圖 3 低碳鋼扭轉破壞斷口形式 圖 4 鑄鐵扭轉破壞斷口形式由圖1低碳鋼扭轉T曲線可以看出，低碳鋼Q235的扭轉T曲線類似于拉伸的FL曲線，有明顯的彈性階段、流動屈服階段及強化階段。隨著試件變形，塑性區(qū)不斷向圓心擴展，T曲線稍微上升，之后趨于平坦( ，其中W試件抗扭截面模量)。試件繼續(xù)變形，材料進一步強化。到達T曲線最高點，試件發(fā)生斷裂，獲得最大扭矩Tb()。試件斷裂后，呈現(xiàn)螺旋狀塑性變形的痕

5、跡，斷口平面與試件軸線垂直(圖3)，表明是在剪應力作用下引起的切斷。鑄鐵的T曲線如圖2所示，從開始受扭，直至破壞，近似為一直線(s=)。鑄鐵的抗拉能力較抗剪能力弱，故斷口面與試件軸線成45°角，無螺旋形狀，這說明它的斷裂是由于拉應力過大所引起的。4.實驗方案4.1 實驗設備、測量工具及試件根據(jù)使用技術先進性的程度，扭轉試驗機主要由單純液壓式扭轉試驗機和電子式試驗機兩大類，電子式試驗機有單獨的電子式扭轉試驗機或由萬能試驗機通過更換夾頭實現(xiàn)。試件采用兩端為扁形標準扭轉試件，按國家標準金屬材料 室溫扭轉試驗方法（GB/T10128-2007）的規(guī)定制作，試件(如圖7)的兩端與試驗機的扭轉夾

6、頭相聯(lián)接。為方便觀測試件的變形，試驗前需用游標卡尺測量出試件的最小直徑d0，計算抗扭截面模量WP。 圖5 液壓式扭轉試驗機 圖6 電子式扭轉試驗機(a)扭轉試樣外形(b)扭轉試樣圖7 扭轉試樣4.2 裝夾、加載方案圖8是扭轉試樣裝夾示意圖。裝夾時，先將試樣插入靜夾頭端（帶有傳感器的一端），然后調整試驗機的動夾頭，使之容易的讓試樣進入動夾頭。扭轉時，扭矩傳感器固定不動，扭轉電機帶動下夾頭轉動，試件受到扭轉。裝入試樣后，注意不要再旋轉動夾頭。圖8 扭轉試樣裝夾示意裝夾完成后，進行開始加載試驗。根據(jù)材料特性選擇加載速率。試驗結束，根據(jù)試驗所畫T曲線，計算低碳鋼的s、b和鑄鐵的b。5.實驗步驟5.1試

7、件原始參數(shù)的測量及標距的確定試驗前，用游標卡尺在標距長度的中央和兩端的截面處，按兩個垂直的方向測量試件的直徑，取三組數(shù)據(jù)平均值的最小值計算抗扭截面模量WP。并用記號筆或粉筆在試件表面畫12條平行于軸線的直線或在試樣上作一組如圖7a所示的矩形框標記。5.2 試驗條件設置按試件材料及尺寸大小，估算試件的最大扭矩Tb=b·WP，從而選定使用量程或進行試驗設置(不同試驗機設置內容不同)。5.3 試樣裝夾如前述裝夾、加載方案所述。5.4 加載測試試件裝夾完畢后，并確定數(shù)據(jù)設置正確后，就可以進行加載測試。測試過程中，試件很快進入屈服階段、強化階段。注意觀察標距線的變化，橫向標距線的距離不變，軸向標距線變成螺旋線而且間距變短。由于標距線的距離不斷伸長，原來清晰的標距線變得不太清