三扭轉(zhuǎn)及剪切模量G的測定

1、實驗三扭轉(zhuǎn)實驗及剪切模量G的測定1.實驗?zāi)康囊?）測試低碳鋼小、Tb和鑄鐵的剪切強度極限。2）在比例極限內(nèi)測試低碳鋼和鑄鐵的剪切模量Go3）觀察低碳鋼和鑄鐵斷口情況，進(jìn)行比較和分析。2 .實驗設(shè)備和儀器扭轉(zhuǎn)試驗機（見圖4-1）、游標(biāo)卡尺等圖4-1扭轉(zhuǎn)試驗機3 .扭轉(zhuǎn)試件根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)，一般采用圓截面試件，標(biāo)距L=100mm,標(biāo)距部分直徑d=10mm。如圖4-2所示。圖4-2標(biāo)準(zhǔn)試件4 .實驗方法與步驟4.1 低碳鋼試件的扭轉(zhuǎn)1）在試件標(biāo)距范圍的中間和兩端三處測量直徑，取最小值作為直徑尺寸d,計算抗扭一，13截面系數(shù)WPdd。P162）了解扭轉(zhuǎn)機的基本構(gòu)造原理和操作方法，學(xué)習(xí)掌握扭轉(zhuǎn)試驗機的操作

2、規(guī)程。將初始值清零。3）將低碳鋼試件裝夾到試驗機上，用“手動”對試件緩慢均勻地加扭矩，加在試件上的扭矩Mn和扭轉(zhuǎn)角中的關(guān)系曲線，如圖4-3所示。OA段為直線，表明此階段內(nèi)載荷與試4-4(b);同時Mn中圖曲線稍件變形之間成比例關(guān)系，截面扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力如圖4-4(a);扭矩超過MpB，試件截面的外緣處，材料發(fā)生流動形成環(huán)形塑性區(qū)，截面扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力如圖微上升，達(dá)到B點趨于平坦，這時測力指針幾乎不動，這說明塑性區(qū)已擴展為整個截面,材料發(fā)生流動，截面扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力如圖4-4(c),記錄此時的扭矩Ms。S圖4-4加載過程截面應(yīng)力的變化在達(dá)到Ms時，假定截面上各點的剪應(yīng)力同時達(dá)到流動極限飛(理想塑性)，斷面上飛均勻

3、分布，從而推導(dǎo)計算流動極限的近似公式如下:式中飛是常數(shù)，dA=2nPdP2二R3故屈服極限MSSF(sdA)：Rc2二PdP=2二SP2d：、S04二R34Wps33MsS4Wp式中：W=_d3=_R3p162若試件繼續(xù)變形，材料進(jìn)一步強化，當(dāng)達(dá)到Mn-5上的C點時，試件破壞，記錄最大扭矩Mb,與屈服時的塑性變形過程相似，可得3Mb試件斷裂后，立即關(guān)閉機器，取下試件。1.2 鑄鐵試件的扭轉(zhuǎn)鑄鐵的扭轉(zhuǎn)實驗方法與步驟同低碳鋼扭轉(zhuǎn)試驗,鑄鐵在扭轉(zhuǎn)變形很小的情況下就被扭斷，鑄鐵的Mn-邛曲線如圖4-5所示。圖4-5鑄鐵扭轉(zhuǎn)試驗Mn-巾曲線由圖4-5可知，鑄鐵扭轉(zhuǎn)由開始直到破壞近似一直線，其剪切強度極限

4、因鑄鐵試件在斷裂前呈脆性破壞，故可近似應(yīng)用彈性公式計算Mbb二T77Wp1.3 切變模量G的測試在低碳鋼和鑄鐵的比例極限范圍內(nèi)，手搖逐級加載，測讀相應(yīng)的個（Mn?），設(shè)AMni=Mni書一Mni，書*，則可計算得到剪切模量:GiMTp4式中Ip為圓截面的極慣性矩，Ip=32d。將5個Gi取平均即可得到最終剪切模量Go5 .實驗數(shù)據(jù)記錄與處理5.1 測定低碳鋼和灰鑄鐵扭轉(zhuǎn)時的強度性能指標(biāo)表5-1測定低碳鋼和灰鑄鐵扭轉(zhuǎn)時的強度性能指標(biāo)試驗的數(shù)據(jù)記錄與計算材料低碳鋼灰鑄鐵試樣尺寸直徑d=mm直徑d=mm實驗后的試樣草圖屈服扭矩Ts=nm實驗最大扭矩Tb=nm最大扭矩Tb=Nm數(shù)據(jù)扭轉(zhuǎn)屈服應(yīng)力市=Q75Ts/Wp=MPa抗扭強度標(biāo)=Tb/Wp=MPa抗扭強度1b=Q75Tb/Wp=MPa試樣的扭轉(zhuǎn)圖5.2 測定低碳鋼的彈性常數(shù)表5-2測定低碳鋼的切變模量試驗的數(shù)據(jù)記錄與計算試樣尺寸：標(biāo)距l(xiāng)=mm直徑d=mm扭矩/kNm轉(zhuǎn)角/rad剪切模量/MPa