1、實驗三圓軸扭轉實驗、實驗目的1、在比例極限內驗證扭轉虎克定律，測定低碳鋼的剪切彈性模量G。2、觀察低碳鋼的扭轉破壞現象，并測定其剪切屈服極限T。和剪切強度極限Tb。3、觀察鑄鐵的鈕轉破壞現象，并測定其剪切強度極限Tb。、實驗設備1、游標卡尺2、扭轉測G儀10,3、固定支座6、右橫桿9、力臂10、砝碼1、左橫桿2、左懸臂桿4、試樣5、百分表7、右懸臂桿&右轉動支座技術規格1、試樣:直徑d=10mm標距：Le=60-150mm可調材料:A3鋼2、力臂：長度a=200mm產生最大的扭矩T=4Nm3、百分表：觸點離試樣曲線距離b=100mm放大倍數K=100/格/mm4、法碼：4塊，每塊重5N

2、;砝碼托作初載荷，To=0.26Nm，扭矩增量T=1Nm5、自重（不包括砝碼）：3kg36、外形尺寸：264X250X250mm7、精度：誤差5%3、K-50型扭轉試驗機這種試驗機由加載、測力、測扭轉角和自動繪圖四部分構成。試驗機的外形見圖其傳動系統如圖11所示。1«貰議評/嚴沁&立謝力崖盤央摘廿/變速袖一詩開砒盤MfexhLh侮二斗丄宙韻危荷擁桿2包動護圖毋址播動籍號傳動主挺日Jr11Tnrrn崔斤占羊盛衲$耶卒號誕I31ZJ/皿電前st2測由度盤及稻曲,Ff3T/（話動夾頭圖11K-50型扭轉型試驗機傳動系統在剪切比例極限內，扭矩M和扭轉角$間保持正比關系，其公式為二ML

3、申=GIP式中Ip為圓載面的極慣性矩，L為標距。現測E實驗相同，采用等量加載法逐級加載，如每次增加相等的扭矩厶M，扭轉角的增量厶$基本相等，這就驗證了扭轉虎克定律。根據測得的各級扭轉角度$，則由上式可算出剪切彈性模量：嚴AA/AG=2、低碳鋼扭轉時力學性能的測定試件受扭轉時，試驗機可自動繪出扭矩和扭轉角的關系曲線M-$曲線。圖12所示為低碳鋼的扭轉圖。在試件受扭的初始階段，扭矩M與扭轉角$成正比關系，即M-$圖的直線部分。當材料進入屈服階段時，扭矩M突然下降，測力指針幾乎不動或擺動，指針擺動的最小值即為屈服扭矩Ms。隨后，材料進入強化階段，變形增加，扭矩隨之增加，直到試件破壞。因扭轉時試件無頸

4、縮現象，所以M-$曲線一直上升而無下降，試件破壞時的扭矩即為最大扭矩Mb。根據國家標準GB10128-88規定；扭轉屈服極限ts及扭轉條件強度極限tb分別為，齊，bWp式中齊二卸'是試件的抗扭截面模蠱(1) 加載部分試件裝夾于活動夾頭1和固定夾頭2之間，兩夾頭間的距離可通過調距手柄3調整。手搖加載：轉動手搖柄6，帶動變速箱7中的蝸輪蝸桿轉動，經傳動軸8傳動箱18驅動活動夾1旋轉，使試件受扭。電動加載：取下手搖柄6，按下電動機開關9,起動電機10,經變速箱7中的齒輪、蝸輪蝸桿以及傳動主軸8傳遞，試件便獲得快速加載。(2) 測力部分固定夾頭2與擺桿11安裝在同一軸上，當試件受扭時，扭矩通過

5、固定夾頭使擺桿11抬起，擺錘13的重力矩與試件所受的扭矩始終保持平衡，因此擺錘力矩就是試件所受之扭矩。擺桿11抬起時推動測力度盤12下面的齒條，從而使測力指針轉動，指示出試件所受扭矩的大小。更換擺錘的重量可得到測力度盤的三種量程，0100Nm、0200Nm、0500Nm。(3) 測扭轉角傳動主軸8除帶動活動夾頭1轉動外，還帶動另一端的測角度盤15轉動，度盤上的刻度便指示出試件扭轉角的大小。度盤量小刻度為1°,因此只適用于測量大變形。測量度盤上還附有一個計數器，可以指示出試件扭轉的總圈數。（4）自動繪圖自動繪圖器17的筆夾由推動測力指針的齒條帶動，而繪圖圓筒則與傳動主軸8聯動，因此能自

6、動繪出M-$曲線，縱坐標為扭矩M，橫坐標為扭轉角$。三、試件圓軸承受扭矩時，材料處于純剪應力狀態，因此常用扭轉試驗來測定不同材料在純剪作用下的力學性能。國家標準金屬室溫扭轉試驗方法GB10128-88規定，扭轉試件可采用圓形截面，也可采用薄壁管，并且推薦，對于圓形截面試件，采用直徑d=10mm,標距L=50mm或L=100mm，本試驗采用圓形截面試件。四、實驗原理1、測定低碳鋼的剪切彈性模量G低碳鋼試件的破壞斷面與軸線垂直，斷口平齊，有回旋狀塑性變形痕跡，這表征試件破壞是在剪應力作用下引起切斷的結果。2、鑄鐵扭轉時力學性能的測定鑄鐵的扭轉曲線如圖13所示，從開始受扭至破壞，變形很小，M-$曲線

7、上近似為一直線，試件破壞時扭矩為Mb,則扭轉強度極限。鑄鐵試件的破壞斷面與軸線成的脆性斷口。45°螺旋面，斷面呈晶料狀，這是在正應力作用下形成1I!/1:Z五、實驗步驟1、桌面目視基本水平，把儀器放到桌上（先不要加砝碼托及砝碼）。2、調整兩懸壁桿的位置大致達到選定標距。固定左懸臂桿，再固定右懸臂桿，調整右橫桿，使百分表觸頭距試樣軸線距離b=100mm，并使表針予先轉過10格以上。Bb值可不調，而按實際測值計算。3、用游標卡尺準確測量標距，作為實際計算用。4、掛上砝碼托，記下百分表的初讀數。5、分4次加砝碼，每加一塊，記錄一次表的讀數。加砝碼時要緩慢放手。6、卸裝砝碼。測G實驗結束。7

8、、開始扭轉破壞實驗。選擇合適的測力盤，并配置相應的擺錘。調整測力指針，對準零點。8、將試件裝入試驗機夾頭內。9、用手搖緩慢加載，逐級增加載荷，直到低碳鋼屈服極限，記下屈服極限值。10、根據低碳鋼的剪切強度極限tb,估計最大扭矩Mb，選擇合適的測力度盤。調整好自動繪圖器，將測角度盤調零。手搖緩慢加載，注意觀察測力指針的轉動情況下，當指針停頓或后退時記下主動指針擺動的最小值即為Ms。經過屈服階段后，可用電動快速加載直到剪斷為止，停機，記下從動指針所指數值即為Mb，同時記下總扭轉角$的數值。11、安裝鑄鐵試件，手搖緩慢加載至試件斷裂，記錄最大扭矩Mb和總扭轉角$。六、注意事項1、電動加載時，要先取下手搖柄。2、試件要夾緊，以防開車后打滑。3、試驗過程中不得觸動擺錘。圓軸扭轉實驗報告、低碳鋼剪切彈性模量G的測定試件直徑d=mm標距L=mm觸點離試件長度b=mm實驗記錄扭矩（Nm）百分表讀數H（格）讀數差H（格）百分表平均讀數差H平均=（格）扭轉角增量=-如魚=(rad)b100'極慣性矩32扭矩增量麗(N*m)剪切彈性模MG-w=(GPa)44二、扭轉破壞實驗實驗數搖記錄表材料直徑d(nun)抗扭截面模量Wp屈服扭矩Ms(Nm)掠大扭