實驗四 金屬扭轉(zhuǎn)破壞實驗

實驗四實驗四金屬扭轉(zhuǎn)破壞實驗、剪切彈性模量測定一、實驗?zāi)康臏y定低碳鋼的剪切屈服點T、抗剪強度T和鑄鐵的抗剪強度\,觀察扭矩一sbb扭轉(zhuǎn)角曲線（T-0曲線）。觀察兩類材料試樣扭轉(zhuǎn)破壞斷口形貌，并進(jìn)行比較和分析。測定低碳鋼的切變模量G。驗證圓截面桿扭轉(zhuǎn)變形的胡克定律（①=Tl/GI）p二、實驗設(shè)備和儀器微機控制扭轉(zhuǎn)試驗機。游標(biāo)卡尺等三、實驗數(shù)據(jù)及處理彈性模量三、實驗數(shù)據(jù)及處理彈性模量E=210GPa泊松比卩=0.28材料標(biāo)距l(xiāng)0(mm)直徑d0(mm)平均極慣性矩1P（mm4）截面I截面II截面III12平均12平均12平均低碳鋼509.989.989.9810.0210.0210.029.989.989.98997.331鑄鐵509.829.829.829.829.829.829.829.829.82912.484實驗前195.662185.842最小抗扭截面模量wt（mm3）低碳鋼剪切彈性模量測定扭矩T(N?m)扭矩T(N?m)扭轉(zhuǎn)角申(o)扭轉(zhuǎn)角增量人申（o）at-1=83?103GPaPG—G82.03GPa；相對誤差(％)=亠實x100%=G理-1.31%載荷一變形曲線（F—Al曲線）及結(jié)果低碳鋼斷口形狀a)b)實驗記錄實驗結(jié)果屈服扭矩T=38.545S斷口形狀a)b)實驗記錄實驗結(jié)果屈服扭矩T=38.545S破壞扭矩Tb=96.70b屈服極限T=196.99MPas強度極限Tb=491.15MPa破壞扭矩Tb=54-491強度極限Tb=293.21MPa四、問題討論（1）為什么低碳鋼試樣扭轉(zhuǎn)破壞斷面與橫截面重合，而鑄鐵試樣是與試樣軸線成45o螺旋斷裂面？低碳鋼試樣和鑄鐵試樣的扭轉(zhuǎn)破壞斷口形貌有很大的差別。低碳鋼試樣的斷面與橫截面重合，斷面是最大切應(yīng)力作用面，斷口較為平齊，可知為剪切破壞；鑄鐵試樣的斷面是與試樣軸線成450角的螺旋面，斷面是最大拉應(yīng)力作用面，斷口較為粗糙，因而是最大拉應(yīng)力造成的拉伸斷裂破壞（2）根據(jù)低碳鋼和鑄鐵拉伸、壓縮、扭轉(zhuǎn)試驗的強度指標(biāo)和斷口形貌，分析總結(jié)兩類材料的抗拉、抗壓、抗剪能力。低碳鋼為塑性材料，抗壓屈服極限與抗拉屈服極限相近，此時試件不會發(fā)生斷裂，隨荷載增加發(fā)生塑性形變；鑄鐵為脆性材料，抗壓強度遠(yuǎn)大于抗拉強度，無屈服現(xiàn)象。壓縮試驗時，鑄鐵因達(dá)到剪切極限而被剪切破壞。通過試驗可以發(fā)現(xiàn)低碳鋼材料塑性好，其抗剪能力弱于抗拉；抗拉與抗壓相近。鑄鐵材