低碳鋼鑄鐵的扭轉(zhuǎn)破壞實(shí)驗(yàn)報(bào)告

1、低碳鋼、 鑄鐵的扭轉(zhuǎn)破壞實(shí)驗(yàn)一：實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮鸵?、掌握扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)機(jī)操作。2、低碳鋼的剪切屈服極限T s。3、低碳鋼和鑄鐵的剪切強(qiáng)度極限T bo4、觀察比較兩種材料的扭轉(zhuǎn)變形過程中的變形及其破壞形式，并對試件斷口形 貌進(jìn)行分析。二：實(shí)驗(yàn)設(shè)備和儀器1、材料扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)機(jī)2、游標(biāo)卡尺三、實(shí)驗(yàn)原理1、低碳鋼扭轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)圖1.低碳鋼材料的扭轉(zhuǎn)圖1低碳鋼材料的扭轉(zhuǎn)圖T(a)(b)(c)圖2低碳鋼圓軸試件扭轉(zhuǎn)時(shí)的應(yīng)力分布示意圖低碳鋼試件在受扭的最初階段，扭矩 T與扭轉(zhuǎn)角(成正比關(guān)系(見圖1)，橫 截面上剪應(yīng)力 沿半徑線性分布，如圖2(a)所示。隨著扭矩T的增大，橫截面邊 緣處的剪應(yīng)力首先達(dá)到剪切屈服極限 t且塑性區(qū)逐

2、漸向圓心擴(kuò)展，形成環(huán)形塑性 區(qū)，但中心部分仍是彈性的，見圖 2(b)。試件繼續(xù)變形，屈服從試件表層向心 部擴(kuò)展直到整個(gè)截面幾乎都是塑性區(qū)， 如圖2(c)所示。此時(shí)在T-仙線上出現(xiàn)屈 服平臺(見圖1)，試驗(yàn)機(jī)的扭矩讀數(shù)基本不動(dòng)，此時(shí)對應(yīng)的扭矩即為屈服扭矩 Tso 隨后，材料進(jìn)入強(qiáng)化階段，變形增加，扭矩隨之增加，直到試件破壞為止。因扭 轉(zhuǎn)無頸縮現(xiàn)象。所以，扭轉(zhuǎn)曲線一直上升直到破壞，試件破壞時(shí)的扭矩即為最大 扭矩Tbo由Ts人sdA s J (2 d ) 4 sWt可得低碳鋼材料的扭轉(zhuǎn)屈服3極限s壟；同理，可得低碳鋼材料扭轉(zhuǎn)時(shí)強(qiáng)度極限 b 3Tl，其中Wtd34Wt4Wt16為抗扭截面模量。2、鑄鐵

3、扭轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)鑄鐵試件受扭時(shí)，在很小的變形下就會發(fā)生破壞，其扭轉(zhuǎn)圖如圖3所示圖3.鑄鐵材料的扭轉(zhuǎn)圖從扭轉(zhuǎn)開始直到破壞為止，扭矩 T與扭轉(zhuǎn)角近似成正比關(guān)系，且變形很小,橫截面上剪應(yīng)力沿半徑為線性分布。試件破壞時(shí)的扭矩即為最大扭矩 Tb，鑄鐵材料的扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度極限為bTb。Wt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，圖4(a)所示低 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；圖(b)所示鑄鐵試樣的斷面是與試樣軸線成 45度角的螺旋面，斷面是最大拉應(yīng)力作用面，斷口較為粗糙，因而最大拉應(yīng)力造成的拉伸斷裂破壞。幾b)圖4.低碳鋼和鑄鐵的扭轉(zhuǎn)端口形狀四、實(shí)驗(yàn)步驟

4、 低碳鋼實(shí)驗(yàn)步驟:1.測量試樣尺寸在試件兩端及中部位置，沿兩個(gè)相互垂直的方向，測量試樣直徑，以其平均值計(jì)算個(gè)橫截面面積。2. 檢查設(shè)備線路連接是否接好，并打開設(shè)備電源以及配套軟件操作界面。3. 在試樣上安裝扭角測試裝置，將一個(gè)定位環(huán)夾盒套在試樣的一端，裝上卡盤, 將螺釘擰緊。再將另一個(gè)定位環(huán)夾套在試樣的另一端， 裝上另一卡盤；根據(jù)不同 的試樣標(biāo)距要求，將試樣擱放在相應(yīng)的的V形塊上，使兩卡盤與V形塊的兩端貼 緊，保證卡盤與試樣垂直，以確保標(biāo)距準(zhǔn)確，將卡盤上的螺母擰緊。4. 將試驗(yàn)機(jī)兩端夾頭對正，裝夾試件，進(jìn)行保護(hù)，清零5. 選擇低碳鋼扭轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)方案，記錄低碳鋼試件的屈服扭矩Ts和最大扭矩Tb6.

5、實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，取下試件，觀察試樣破壞斷口形貌，打印實(shí)驗(yàn)結(jié)果，關(guān)閉軟件, 關(guān)閉電源。鑄鐵實(shí)驗(yàn)步驟：與低碳鋼扭轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)步驟相同。鑄鐵是脆性材料，只需記錄鐵鑄試件的最大扭 矩Tb，無需安裝扭角測量裝置。五、實(shí)驗(yàn)記錄及數(shù)據(jù)處理表1.試件尺寸試件直徑d( mrh平均直徑do(mm)最小橫 截面面 積Ao 4(mm抗扭截面系數(shù)d33Wt0 (mm)16截面1截面2截面3低碳9.969.9810.009.9878.19195.07鋼鑄鐵00009889二表2.實(shí)驗(yàn)記錄及數(shù)據(jù)計(jì)算試件低碳鋼鑄鐵屈服扭矩Ts= 39.98 N m實(shí)最大扭矩Tb= 89.68 N m最大扭轉(zhuǎn) Tb=34.05 N m驗(yàn)扭轉(zhuǎn)屈服應(yīng)力：數(shù)

6、3Tss 恥 153.73 MPa4Wt據(jù)剪切強(qiáng)度極限b Wt l79.5MPa扭轉(zhuǎn)極限應(yīng)力：b並344.80MPa4Wt六：實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)擬合 鑄鐵的扭轉(zhuǎn)破壞實(shí)驗(yàn)，扭矩-扭角曲線如下圖所示:叫.低碳鋼的扭轉(zhuǎn)破壞，扭矩-扭轉(zhuǎn)曲線如下圖所示：在彈性范圍內(nèi)進(jìn)行圓截面試樣扭轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)時(shí)，扭矩與扭轉(zhuǎn)之間的關(guān)系符合扭轉(zhuǎn)4變形的胡克定律TL/Glp，試中，Ip d 132為截面的極慣性矩。當(dāng)試樣長 度I和極慣性矩Ip均為已知時(shí)，只要根據(jù)彈性階段的扭矩-扭角圖擬合出新的圖 形即可得出低碳鋼的切變模量 G如圖所示：橫坐標(biāo)為Ip,縱坐標(biāo)為TL,即該直線的的斜率78.12GPa即為低 碳鋼的切變模量。七：實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)1.

7、推動(dòng)試驗(yàn)機(jī)移動(dòng)支座時(shí)，切記用力過大，以免損壞試樣或傳感器。2低碳鋼實(shí)驗(yàn)時(shí)，在安裝扭角測量裝置時(shí)使卡盤與 V形塊的兩端貼緊，保證卡盤 與試樣垂直。裝夾試件時(shí)先要注意調(diào)整活動(dòng)夾頭的位置。3. 夾好試樣后，由于此時(shí)試樣已經(jīng)在受力，注意按保護(hù)鍵，使試樣中的初始力為 零或接近零。4. 進(jìn)入軟件前請確定試驗(yàn)機(jī)電源已經(jīng)打開。5. 退出軟件前請確定試驗(yàn)機(jī)電源已經(jīng)關(guān)閉。八：心得體會1.實(shí)驗(yàn)前一定要預(yù)先全面了解實(shí)驗(yàn)的原理和步驟，以免發(fā)生錯(cuò)誤或者誤差，剛開 始我們做實(shí)驗(yàn)時(shí)沒有預(yù)先學(xué)習(xí)，所以導(dǎo)致不知道V形塊和卡盤的作用，也不清楚 怎么進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，所以說預(yù)先學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn)非常重要。2. 在裝夾試件時(shí)一定要對實(shí)驗(yàn)設(shè)備小心，謹(jǐn)慎的進(jìn)行操作，防止損壞實(shí)驗(yàn)設(shè)備。3. 要培養(yǎng)自己做實(shí)驗(yàn)的良好習(xí)慣，做實(shí)驗(yàn)時(shí)要想好每一