1、一、實驗目的和要求1、測定低碳鋼的剪切屈服點、剪切強度，觀察扭矩-轉角曲線（曲線）。2、觀察低碳鋼試樣扭轉破壞斷口形貌。3、測定低碳鋼的剪切彈性模量G。4、驗證圓截面桿扭轉變形的胡克定律（）。5、依據低碳鋼的彈性模量,大概計算出低碳鋼材料的泊松比。二、試驗設備和儀器1、微機控制扭轉試驗機。2、游標卡尺。3、裝夾工具。三、實驗原理和方法遵照國家標準（GB/T10128-1998）采用圓截面試樣的扭轉試驗，可以測定各種工程材料在純剪切情況下的力學性能。如材料的剪切屈服強度點和抗剪強度等。圓截面試樣必須按上述國家標準制成（如圖1-1所示）。 試驗兩端的夾持段銑削為平面，這樣可以有效地防止試驗時試樣在

2、試驗機卡頭中打滑。圖 1-1試驗機軟件的繪圖系統可繪制扭矩-扭轉角曲線，簡稱扭轉曲線（圖1-2中的曲線）。圖3-2 從圖1-2可以看到，低碳鋼試樣的扭轉試驗曲線由彈性階段（oa段）、屈服階段（ab段）和強化階段（cd段）構成，但屈服階段和強化階段均不像拉伸試驗曲線中那么明顯。由于強化階段的過程很長，圖中只繪出其開始階段和最后階段，破壞時試驗段的扭轉角可達以上。 從扭轉試驗機上可以讀取試樣的屈服扭矩和破壞扭矩。由和計算材料的剪切屈服強度和抗剪強度，式中：為試樣截面的抗扭截面系數。 當圓截面試樣橫截面的最外層切應力達到剪切屈服點時，占橫截面絕大部分的內層切應力仍低于彈性極限，因而此時試樣仍表現為彈

3、性行為，沒有明顯的屈服現象。當扭矩繼續增加使橫截面大部分區域的切應力均達到剪切屈服點時，試樣會表現出明顯的屈服現象，此時的扭矩比真實的屈服扭矩要大一些，對于破壞扭矩也會有同樣的情況。 圖1-3所示為低碳鋼試樣的扭轉破壞斷口，破壞斷面與橫截面重合，斷面是最大切應力作用面，斷口較為平齊，可知為剪切破壞。圖 1-3材料的剪切彈性模量遵照國家標準（GB/T10128-1988）可由圓截面試樣的扭轉試驗測定。在彈性范圍內進行圓截面試樣扭轉試驗時，扭矩和扭轉角之間的關系符合扭轉變形的胡克定律，式中：為截面的極慣性矩。當試樣長度和極慣性矩均為已知時，只要測取扭矩增量和相應的扭轉角增量，可由式計算得到材料的剪

4、切彈性模量。實驗通常采用多級等增量加載法，這樣不僅可以避免人為讀取數據產生的誤差，而且可以通過每次載荷增量和扭轉角增量驗證扭轉變形的胡克定律。四、實驗步驟1、測量低碳鋼試樣直徑d1，長度L；2、裝夾試樣；在試樣上安裝扭角測試裝置，將一個定位環夾盒套在試樣的一端，裝上卡盤，將螺釘擰緊。再將另一個定位環夾套在試樣的另一端，裝上另一卡盤；根據不同的試樣標距要求，將試樣擱放在相應的的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，以確保標距準確，將卡盤上的螺母擰緊。3、將試驗機兩端夾頭對正，清零、裝夾緊試件，進行保護。4、運行POWERTEST軟件，選擇剪切彈性模量測定試驗方案；表1-1 實

5、驗程序實驗名稱20141013低碳鋼扭轉破壞試驗實驗方向正轉扭角傳感器名標距扭角材料棒材實驗方案1. 扭矩控制 0.5N·m/s 目標 扭矩控制5.0N·m2. 扭矩保載 20.0s3. 扭矩控制 0.5N·m/s 目標 扭矩控制10.0N·m4. 扭矩保載 20.0s5. 扭矩控制 0.5N·m/s 目標 扭矩控制15.0N·m6. 扭矩保載 20.0s7. 扭矩控制 0.5N·m/s 目標 扭矩控制20.0N·m8. 扭矩保載 20.0s9. 扭矩控制 0.5N·m/s 目標 扭矩控制25.0N

6、83;m10. 扭矩保載 20.0s11. 扭角控制 60.0。/min 目標 扭矩控制40.0N·m12. 扭角控制 120.0。/min 目標 扭矩控制600.0N·m13. 扭角控制 120.0。/min 目標 扭角控制3000.0.試驗結束條件1、定扭矩 980N·m2、定扭矩衰減率 40%入口力5 4、按軟件“運行”鍵，開始試驗；5、記錄多級等增量加載實驗數據；6、試樣被扭斷后停機，取下試樣，注意觀察試樣斷口形貌；7、結束實驗，將試驗機復位并整理現場。五、實驗數據及處理結果1、低碳鋼扭轉試驗數據表1-1 直徑測量表測點 D（mm）測點一9.96mm測點二

7、9.96mm測點三9.98mm均值9.967mm則依據試驗可知低碳鋼的相關參數:表1-2 低碳鋼剪切屈服強度、抗剪強度計算表扭矩切應力屈服點37.50542144.76極限點85.58842330.36由上表可得低碳鋼的剪切屈服強度，抗剪強度。圖1-4 低碳鋼扭角（度）扭矩（N*m）破壞曲線圖_圖1-5 低碳鋼扭轉破壞彈性階段擬合曲線最佳線性擬合曲線函數為，故可以得出低碳鋼的剪切彈性模量。低碳鋼扭轉破壞后的形式：試件表面出現45度螺旋線，試樣的斷面與橫截面重合，斷面是最大切應力作用面，斷口較為平齊，可知為剪切破壞。六、實驗注意事項1、推動試驗機移動支座時，切忌用力過大，以免損壞試樣或傳感器。2、進入軟件前請確認試驗機電源已打開。3、退出軟件前請確定試驗機電源已關閉。七、試驗總結與思考1、彈性階段的擬合曲線未經過原點，原因是裝試樣時并未完全夾緊，機器運轉時產生松動。2、試驗操作時，對試驗步驟不熟悉，不知道標距是怎樣定義的，不知道V形塊和卡盤的作用，導致無法正確的安裝試件，以后要做好預習工作。3、整理試驗報告最大的問題在于怎么處理數據，對于利用Matla