材料力学实验材料力学实验( (二二) )低碳钢、铸铁扭转实验低碳钢、铸铁扭转实验一、实验目的：一、实验目的：4 4分析比较低碳钢和灰铸铁两种材料的破坏原因。分析比较低碳钢和灰铸铁两种材料的破坏原因。1 1测定低碳钢扭转屈服强度测定低碳钢扭转屈服强度 ；强度极限强度极限 ； 3 3、测定低碳钢的剪切弹性模量、测定低碳钢的剪切弹性模量G;G;2 2测定灰铸铁扭转强度极限测定灰铸铁扭转强度极限 ; ;二二、实验材料和、实验材料和试样试样: :1 1、低碳钢、铸铁扭转试样：、低碳钢、铸铁扭转试样：2 2、低碳钢测、低碳钢测 G G试样：试样：d0dl三、实验设备三、实验设备: :1 1、CTTCTT微机控制微机控制扭转试验机扭转试验机；2、 0.02mm0.02mm游标卡尺；游标卡尺；3 3、扭角仪。、扭角仪。四、实验步骤四、实验步骤: :4 4、取下试样，观察断口破坏特征。、取下试样，观察断口破坏特征。3 3、测定低碳钢的剪切弹性模量、测定低碳钢的剪切弹性模量 G G；1 1、测定试样的原始直径、测定试样的原始直径 ；标距；标距 ；2 2、装夹试样，进行加载。测定低碳钢扭转时的屈服扭矩、装夹试样，进行加载。测定低碳钢扭转时的屈服扭矩 和和 最大扭矩最大扭矩 以及铸铁的最大扭矩以及铸铁的最大扭矩 ；1.1.测定低碳钢扭转屈服强度测定低碳钢扭转屈服强度 、强度极限、强度极限TOj jTbTs在线弹性范围内测定在线弹性范围内测定G G五、实验原理：五、实验原理：T Tsr rdr rT= TsT=Tbt tst tst tbt tb2.2.测定灰铸铁扭转强度极限测定灰铸铁扭转强度极限O Tj jTbdlTTAB3 3、测定剪切模量、测定剪切模量G GA A截面相对截面相对于于B B截面的截面的扭转角扭转角ABj jg gMeMeO Tj jA A点点B B点点六、原始数据记录六、原始数据记录2 2、切变弹性模量、切变弹性模量G G：最大扭矩最大扭矩试样标距试样标距总扭转角总扭转角屈服扭矩屈服扭矩试样直径试样直径1 1、低碳钢扭转实验低碳钢扭转实验标距标距直径直径转角增量转角增量B B点转角点转角A A点转角点转角扭矩增量扭矩增量B B点扭矩点扭矩A A点扭矩点扭矩3 3、铸铁扭转实验、铸铁扭转实验试样直径试样直径试样标距试样标距最大扭矩最大扭矩总扭转角总扭转角七、计算公式七、计算公式1 1、低碳钢试样、低碳钢试样屈服强度：屈服强度：强度极限强度极限：2 2、铸铁试样、铸铁试样强度极限强度极限：单位扭转角：单位扭转角：切变弹性模量：切变弹性模量：单位扭转角：单位扭转角：扭转试样任意一点都处于纯剪切应力状态扭转试样任意一点都处于纯剪切应力状态1.试样上的每一点都处于二向应力状态，且有试样上的每一点都处于二向应力状态，且有 最大剪应力等于最大拉应力或最大压应力。最大剪应力等于最大拉应力或最大压应力。2.材料的特性：铸铁不抗拉，所以被拉断；材料的特性：铸铁不抗拉，所以被拉断；低碳钢不抗剪，所以被剪断。低碳钢不抗剪，所以被剪断。七、试样断口分析七、试样断口分析TATTA铸铁扭转破坏断面与试样轴线成铸铁扭转破坏断面与试样轴线成4545度角且度角且被拉应力拉断被拉应力拉断低碳钢扭转破坏断面与试样轴线垂直且低碳钢扭转破坏断面与试样轴线垂直且被剪应力剪断被剪应力剪断2 2、比较两种材料扭转的力学性能；、比较两种材料扭转的力学性能；1 1、描述断口特征，分析两种材料断口形成的原因；、描述断口特征，分析两种材料断口形成的原因；3 3、强度指标以、强度指标以MPaMPa为单位并保留为单位并保留3 3位有效数字。位有效数字。九、实验报告要求九、实验报告要求4 4、剪切弹性模量、剪切弹性模量G G以以GpaGpa为单位为单位