力学实验独立设课实验指导书

试件轴线重和。

4、 加载。开动程序均匀缓慢加载，直至规定载荷或破坏，试验机自动停止，记下所需之数据。 5、 卸载。取下试件，观察试件受压变形或破坏情况，并画下草图。

五、实验结果的处理

（1）计算低碳钢的屈服极限?s

?s?Ps （2.1） A0（2）计算铸铁的强度极限?b

?b?其中A0?

Pb （2.2） A01?d02，d0为试件实验前最小直径。 4六、注意事项：

1、 加载速度要均匀缓慢，特别是当试件即将开始受力时，要注意控制好速度，否则易发生实验失败甚至损坏机器。

2、铸铁压缩时，不要靠近试件观看，以免试件破坏时有碎屑飞出伤眼。试件破坏后，应及时卸载，以免压碎。

七、预习要求：

1、阅读本实验讲义及材力有关的内容，明确本实验的目的，实验步骤及注意事项，准备好记录表格。

2、阅读试验机介绍。（见附录一） 3、预习思考题

① 金属材料的压缩实验能测得哪些力学性能指标？

② 压缩实验时，为何要在试件两端面涂油？压缩试件为何规定1< ③ 低碳钢压缩后为什么成鼓形？铸铁压缩时如何破坏？为什么？

hd<3？

八、实验报告要求：

包括实验目的、设备名称，型号，使用量程，最小刻度，实验记录与实验结果（列表表示），实验后试件草图及指导教师指定的分析讨论题。

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项目三 扭转实验

一．实验目的

扭转试验是了解材料抗剪能力的一项基本试验。本试验通过两种典型材料了解塑性（低碳钢）和脆性材料（铸铁）受扭转时的机械性能，绘制扭矩一扭角图。并比较它们的破坏现象及原因。

扭转试验过程中，试件的断面形状和尺寸几乎一直不变，无缩颈现象，变形较均匀，可比较准确地测定试件变形及瞬时破坏应力。

关于扭转试验的要求及试件尺寸，可参阅国家标准《金属室温扭转试验方法》GB10128-88的规定。

1.测定低碳钢的扭转屈服极限和强度极限。 2.测定铸铁的扭转强度极限。

3.观察低碳钢和铸铁的断口情况，并分析其原因

二．实验原理

1.低碳钢园截面试件扭转时，其尺寸和形式视试验机而定。在弹性范围内，扭矩T 与扭转角?为直线关系(图3-1a)。

当扭矩超过比例极限扭矩Tp时，曲线变弯并逐渐趋于水平。在屈服阶段时，扭角增加而扭矩不增加，此时的扭矩即为屈服扭矩Ts。屈服后，圆截面上的剪应力，由边缘向中心将逐步升值到扭转屈服极限?s(图4-1b)，即截面材料处于全屈服状态，由此，可以求得材料的剪切屈服极限为：

图3-1a 低碳钢扭转时的T??曲线 3-1b 低碳钢扭转时横截面在全屈服下的应力分布

33Ts?d?s?Wp?4Wp ， 其中 16

此后，扭转变形继续增加，试件扭矩又继续上升至C点，试件被剪断，记下破坏扭矩强度极限

Tb，扭转

?b为：

3Tb4Wp

?b?

铸铁受扭时，T??曲线如图3-2所示。从开始受扭，直到破坏，近似为一条直线，故其强度极

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限

?b可按线弹性应力公式计算如下： ?b?TbWp

o

图3-2 铸铁扭转时的T??曲线 图3-3 铸铁扭转时沿45斜截面的应力

o

材料在纯剪切时，横截面上受到切应力作用，而与杆轴成45螺旋面上，分别受到拉应力?1??和

压应力

?3???的作用(图3-3)。

o

低碳钢的抗拉能力大于抗剪能力，故试件沿横面剪断(图4-4a)，而铸铁抗拉能力小于抗剪能力，故沿45方向拉断(图3-4b)。

图3-4a 低碳钢扭转破坏 图3-4b 铸铁扭转破

三．仪器与设备

1．微机控制扭转试验机 2．游标卡尺

四．实验方法与步骤

1．测量原始直径d0：在试样的标距部分测量3个截面，每个截面互垂方向测量两次， 用其中最小截面的平均直径计算Wp 。

2．启动计算机控制程序，设置参数。

3．试样对中、夹紧，力矩及转角计数器调零。

4．开始实验。试样整体屈服前用慢速，速度应在60～300/min的范围内，强化后可提高加载速度。

5．观察M-φ曲线的生成过程。及时记录屈服扭矩Ms和断裂时的最大扭矩Mb 、及断裂时的相对扭转角φ

6．绘制试件破坏形状图。

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五．注意事项

1．加扭矩要均匀缓慢。

2．变换扭矩测量范围，要在加载前停机进行。若要调整机器转速，也要停机进行，以免损坏传动齿轮。

六．预习要求

1．了解扭转实验的目的。

2．复习扭转变形的理论及实验原理。 3．自行设计实验记录格式。

七．实验报告要求

实验报告应包括：实验名称、实验目的、仪器设备名称、规格、量程、实验记录及结果，如低碳钢及铸铁扭转时的机械性能，图（用坐标纸绘制），两种试件破坏时的断口状态图等。分析讨论低碳钢和铸铁破坏情况及原因，并与拉伸、压缩试验情况进行比较。

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