材料力学实验指导书(正式)

材料力学 实验 湖南文理学院 机械学院 徐 立 2009年1月 课程名称 材料力学实验 使用教材 刘鸿文 吕荣坤 材料力学实验 高等教育出版社 2007 专业班级 机电07101-102 机自07101-104 授课课时 机电6学时 机自8学时 授课教师 徐 立 授课时间 2009年上学期 主要参考文献 [1]刘鸿文 材料力学 [M] 北京 高等教育出版社 2007 [2]贾有权 材料力学实验 [M] 北京 高等教育出版社 2007 学时分配（机电） 第一讲 低碳钢的拉伸实验 2学时 第二讲 铸铁的压缩实验 2学时 第三讲 扭转实验 2学时 学时分配（机自） 第一讲 低碳钢、铸铁的拉伸实验 4学时 第二讲 铸铁的压缩实验 2学时 第三讲 扭转实验 2学时 学生实验须知： 1．实验前必须预习实验指导书中相关的内容，了解本次实验的目的、要求及注意事项。 2．按预约实验时间准时进入实验室，不得无故迟到、早退、缺席。 3．进入实验室后，不得高声喧哗和擅自乱动仪器设备，损坏仪器要赔偿。 4．保持实验室整洁，不准在机器、仪器及桌面上涂写，不准乱丢纸屑，不准随地吐痰。 5．实验时应严格遵守操作步骤和注意事项。实验中，若遇仪器设备发生故障，应立即向教师，及时检查，排除故障后，方能继续实验。 6．实验过程中，若未按操作规程操作仪器，导致仪器损坏者，将按学校有关规定进行处理。 7．实验过程中，同组同学要相互配合，认真测取和记录实验数据； 8．实验结束后，将仪器、工具清理摆正。不得将实验室的工具、仪器、材料等物品携带出实验室。 9．实验完毕，实验数据经教师认可后方能离开实验室。 10．实验报告要求字迹端正、绘图清晰、表格简明、实验结果正确。 第一讲 低碳钢的拉伸实验 教学目的 ： 1. 测定低碳钢的弹性模量E、屈服极限σs、强度极限σb、延伸率δ和 断面收缩率Ψ。 2. 观察低碳钢拉伸过程中的弹性、屈服、强化、颈缩、断裂等物理现象。 3. 熟悉材料实验机和其它仪器的使用 教学过程： 1. 讲解实验原理、实验过程， 2. 学生分组实验 3. 试验机准备。根据估算的最大载荷，选择合适的示力度盘（量程）和相应的摆锤，并按相应的操作规程进行操作。测量试件的直径。在标距两端及中部三个位置上，沿互相垂直的方向，测量试件直径，以其平均值计算弹性模量，以其最小值计算强度和断面收缩率 思考题： 1. 实验时如何观察低碳钢的屈服极限？ 2.测定E时为何要加初载荷P0并限制最高载荷Pn？使用分级加载的目的是什么？ 3.材料相同而标距分别为5 d0和10 d0的两种试件，其 是否相同？为什么？ 第二讲 铸铁的压缩实验 教学目的 ： 1.观察铸铁压缩变形和破坏现象。 2. 其破坏原因。 3. 熟悉压力实验机的使用方法。 教学过程： 1.讲解实验原理、实验过程， 2.学生分组实验 3.测量试件的直径和高度。测量试件两端及中部三处的截面直径，取三处中最小一处的平均直径计算横截面面积。将试件放在试验机活动台球形支撑板中心处。开动试验机，使活动台上升，对试件进行缓慢均匀加载。对于低碳钢，要及时记录其屈服载荷，超过屈服载荷后，继续加载，将试件压成鼓形即可停止加载。铸铁试件加压至试件破坏为止，记录最大载荷。取出试件，将试验机恢复原状。观察试件。 思考题： （1）为何铸铁压缩测不出屈服载荷？ （2）根据铸铁试件的压缩破坏形式分析其破坏原因，并与拉伸作比较？ （3）通过拉伸与压缩实验，比较铸铁的强度极限在拉伸和压缩时的差别？ 第三讲 扭转实验 教学目的 ： 1．测定低碳钢的剪切屈服极限 及剪切强度极限 。 2．测定铸铁的剪切强度极限 。 3．观察并比较低碳钢及铸铁试件扭转破坏的情况。 教学过程： 1.讲解实验原理、实验过程， 2.学生分组实验 3. 用游标卡尺测量试件直径，求出抗扭截面模量Wn。在试件的中央和两端共三处，每处测一对正交方向，取平均值作该处直径，然后取三处直径最小者，作为试件直径d，并据此计算Wn。根据求出的Wn、估计试件材料的 ，求出大致需要的最大载荷，确定所需的机器量程。将试件两端装入试验机的夹头内，调整好绘图装置，将指针对准零点，并将测角度盘调整到零。用粉笔在试件表面上画一纵向线，以便观察度件的扭转变形情况。 思考题： 1．低碳钢与铸铁试样破坏等情况有何不同？为什么。 2．根据拉伸、压缩和扭转三种试验结果，综合分析低碳钢与铸铁的机械性质。 实验一 低碳钢的拉伸实验 1、 实验目的 1. 测定低碳钢的弹性模量E、屈服极限σs、强度极限σb、延伸率δ和断面收缩率Ψ。 2. 观察低碳钢拉伸过程中的弹性、屈服、强化、颈缩、断裂等物理现象。 3.熟悉材料实验机和其它仪器的使用。 二、 实验设备 （1） WES-100型万能材料试验机。 （2） 游标卡尺。 三、 试件介绍 由于试件的形状和尺寸对实验结果有一定的影响，为便于互相比较，应按统一规定加工成标准试件。按国家有关标准的规定，拉伸试件分为比例试件和非比例试件两种。在试件中部，用来测量试件伸长的长度，称为原始标距（简称标距）。比例试件的标距l0与原始横截面面积A0的关系规定为 （1.1） 式中系数k的取值为5.65时为短试件，取11.3时为长试件。对直径为d0的圆截面试件，短试件和长试件的标距l0分别为5 d0和10 d0。非比例试件的l0和A0不受上述关系限制。本实验采用圆截面的长试件，即l0=5 d0. 四、实验原理及方法 常温下的拉伸实验可以测定材料的弹性模量E、屈服极限 、强度极限 、延伸率 和断面收缩率 等力学性能指标，这些参数都是工程的重要依据。 （1）低碳钢弹性模量E的测定 由材料力学可知，弹性模量是材料在弹性变形范围内应力与应变的比值，即 （1.2） 因为 , ,所以弹性模量E又可以表示为 (1.3) 式中： E—材料的弹性模量， ， P—实验时所施加的荷载，A－以试件直径的平均值计算的横截面面积， L0——引伸仪标距， 试件在载荷P作用下，标距L0段的伸长量。 可见，在弹性变形范围内，对试件作用拉力P，并量出拉力P引起的标距内伸长 ，即可求得弹性模量E，实验时，拉力P值由试验机读数盘示出，标距L0＝50㎜（不同的引伸仪标距不同），试件横截面面积A可算出，只要测出标距段的伸长量 ，就可得到弹性模量E。 在弹性变形阶段内试件的变形很小，标距段的变形（伸长量 ）需用放大倍数为200倍的球铰式引伸仪来测量。为检验荷载与变形之间的关系是否符合胡克定律，并减少测量误差，实验时一般用等增量法加载，即把载荷分成若干个等级，每次增加相同的载荷 ,逐级加载。为保证应力不超过弹性范围，以屈服载荷的70％～80%作为测定弹性模量的最高载荷Pn。此外，为使试验机夹紧试件，消除试验机机构的间隙等因素的影响，对试件应施加一个初始载荷P0（本实验中P0＝2.0kN）。 实验时，从P0到Pn逐级加载，载荷的每级增量均为 。对应每级载荷Pi，记录相应的伸长 ， 与 之差即为变形增量 ，它是 引起的变形（伸长）增量。在逐级加载中，如果得到的 基本相等，则表明 与P为线性关系，符合胡克定理。完成一次加载过程，将得到 的一组数据，按平均法计算弹性模量，即 (1.4) 其中， ，为变形增量的平均值；200为测量变形时的放大系数。 （2）屈服极限 、强度极限 的测定 测定弹性模量后继续加载使材料达到屈服阶段，进入屈服阶段时，载荷常2有上下波动，其中较大的载荷称上屈服点，较小的称下屈服点。一般用第一个波峰的下屈服点表示材料的屈服载荷 ,它所对应的应力即为屈服极限 。 屈服阶段过后，材料进入强化阶段，试件又恢复了承载能力。载荷达到最大值 时,试件某一局部的截面明显缩小，出现“颈缩”现象。这时示力盘的从动针停留在 位置，主动针迅速倒退，表明荷载迅速下降，试件即将被拉断。这时从动针所示的载荷即为破坏载荷 ，所对应的应力叫强度极限 。 （3）延伸率 和断面收缩率 的测定 试件的原始标距为 （本实验取50㎜），拉断后将两段试件紧密对接在一起，量出拉断后的标距长 ，延伸率应为 （1.5） 式中 —试件原始标距，为50㎜， —试件拉断后标距长度。 对于塑性材料，断裂前变形集中在紧缩处，该部分变形最大，距离断口位置越远，变形越小，即断裂位置对延伸率是有影响的。为了便于比较，规定断口在标距中央三分之一范围内测出的延伸率为测量标准。如断口不在此范围内，则需进行折算，也称断口移中。具体方法如下：以断口O为起点，在长度上取基本等于短段格数得到B点，当长段所剩格数为偶数时（见图1.1a），则由所剩格数的一半得到C点，取BC段长度将其移至短段边，则得断口移中得标距长，其计算式为 如果长段取B点后所剩格数为奇数（见图1.1b），则取所剩格数加一格之半得C1点和减一格之半得C点，移中后标距长为 将计算所得的 代入式中，可求得折算后的延伸率 。 为了测定低碳钢的断面收缩率，试件拉断后，在断口处两端沿互相垂直的方向各测一次直径，取平均值 计算断口处横截面面积，再按下式计算面积收缩率 （1.6） 式中 A0—试件原始横截面面积 A1—试件拉断后断口处最小面积 五、实验步骤 （1）试验机准备。根据估算的最大载荷，选择合适的示力度盘（量程）和相应的摆锤，并按相应的操作规程进行操作。 （2）测量试件的直径。在标距两端及中部三个位置上，沿互相垂直的方向，测量试件直径，以其平均值计算弹性模量，以其最小值计算强度和断面收缩率。 （3）安装试件。 （4）安装引伸仪（只用于低碳钢拉伸试验） （5）进行预拉（只用于低碳钢拉伸试验）。为了检查机器和仪表是否处于正常状态，先把荷载预加到略小于Pn（测定弹性模量E时最大荷载），然后卸载到0～P0之间。 （6）加载。在测定低碳钢的弹性模量时，先加载至P0，调整引伸仪读数为零或记录初始读数。加载按等增量法进行，记录每级荷载下的引伸仪读数，载荷最大加至Pn，然后取下引伸仪。加载应保持匀速、缓慢。测出屈服载荷Ps后，可稍加实验速率，最后直到将试件拉断，记录最大载荷Pb。对铸铁试件，应缓慢匀速加载，直至试件被拉断，记录最大载荷Pb。 （7）取下试件，将试验机恢复原状。观察试件并测量有关数据。 六、实验结果的处理 （1）计算屈服极限 和强度极限 , 其中 ， 为最小直径。 （2）计算低碳钢的弹性模量E。 其中， 为载荷增量， ，为变形增量的平均值； ，d为平均直径。 （3）计算延伸率 和断面收缩率 七、思考题 （1） 由实验现象和结果比较低碳钢和铸铁的机械性能有何不同？ （2） 试件的形状和尺寸对测定弹性模量有无影响？ （3） 测定E时为何要加初载荷P0并限制最高载荷Pn？使用分级加载的目的是什么？ （4） 实验时如何观察低碳钢的屈服极限？ （5） 材料相同而标距分别为5 d0和10 d0的两种试件，其 是否相同？为什么？ 八、实验记录参考表格 表1－1 试件原始尺寸 材料 标距L0 （ ） 直径（ ） 最小横截面面积A0（ ） 横截面1 横截面2 横截面3 （1） （2） 平均 （1） （2） 平均 （1） （2） 平均 低碳钢 铸铁 实验二 铸铁的压缩实验 一、实验目的 （1）比较低碳钢和铸铁压缩变形和破坏现象。 （2）测定低碳钢的屈服极限σs和铸铁的强度极限σb。 （3）比较铸铁在拉伸和压缩两种受力形式下的机械性能、分析其破坏原因。 （4）熟悉压力实验机的使用方法。 二、实验仪器和设备 （1）2000kN液压式压力试验机或WE-30型万能材料试验机。 （2）游标卡尺。 三、 试件介绍 根据国家有关标准，低碳钢和铸铁等金属材料的压缩试件一般制成圆柱形试件。低碳钢压缩试件的高度和直径的比例为3：2，铸铁压缩试件的高度和直径的比例为2：1。试件均为圆柱体。 四、实验原理及方法 压缩实验是研究材料性能常用的实验方法。对铸铁、铸造合金、建筑材料等脆性材料尤为合适。通过压缩实验观察材料的变形过程、破坏形式，并与拉伸实验进行比较，可以分析不同应力状态对材料强度、塑性的影响，从而对材料的机械性能有比较全面的认识。 压缩试验在压力试验机上进行。当试件受压时，其上下两端面与试验机支撑之间产生很大的摩擦力，使试件两端的横向变形受到阻碍，故压缩后试件呈鼓形。摩擦力的存在会影响试件的抗压能力甚至破坏形式。为了尽量减少摩擦力的影响，实验时试件两端必须保证平行，并与轴线垂直，使试件受轴向压力。另外。端面加工应有较高的光洁度。 低碳钢压缩时也会发生屈服，但并不象拉伸那样有明显的屈服阶段。因此，在测定Ps时要特别注意观察。在缓慢均匀加载下，测力指针等速转动，当材料发生屈服时，测力指针转动将减慢，甚至倒退。这时对应的载荷即为屈服载荷Ps。屈服之后加载到试件产生明显变形即停止加载。这是因为低碳钢受压时变形较大而不破裂，因此愈压愈扁。横截面增大时，其实际应力不随外载荷增加而增加，故不可能得到最大载荷Pb,因此也得不到强度极限 ，所以在实验中是以变形来控制加载的。 铸铁试件压缩时，在达到最大载荷Pb前出现较明显的变形然后破裂，此时试验机测力指针迅速倒退，从动针读取最大载荷Pb值，铸铁试件最后略呈故形，断裂面与试件轴线大约呈450。 五、实验步骤 （1）试验机准备。根据估算的最大载荷，选择合适的示力度盘（量程）和相应的摆锤，并按相应的操作规程进行操作。 （2）测量试件的直径和高度。测量试件两端及中部三处的截面直径，取三处中最小一处的平均直径计算横截面面积。 （3）将试件放在试验机活动台球形支撑板中心处。 （4）安装引伸仪（只用于低碳钢拉伸试验） （5）开动试验机，使活动台上升，对试件进行缓慢均匀加载。对于低碳钢，要及时记录其屈服载荷，超过屈服载荷后，继续加载，将试件压成鼓形即可停止加载。铸铁试件加压至试件破坏为止，记录最大载荷。 （6）取出试件，将试验机恢复原状。观察试件。 六、实验结果的处理 （1）计算低碳钢的屈服极限 （2.1） （2）计算铸铁的强度极限 （2.2） 其中 ， 为试件实验前最小直径。 七、思考题 （1）为何低碳钢压缩测不出破坏载荷，而铸铁压缩测不出屈服载荷？ （2）根据铸铁试件的压缩破坏形式分析其破坏原因，并与拉伸作比较？ （3）通过拉伸与压缩实验，比较低碳钢的屈服极限在拉伸和压缩时的差别？ （4）通过拉伸与压缩实验，比较铸铁的强度极限在拉伸和压缩时的差别？ 八、实验记录参考表格 表2－1 试件原始尺寸 材料 高度 （ ） 直径（ ） 最小横截面面积A0（ ） 横截面1 横截面2 横截面3 （1） （2） 平均 （1） （2） 平均 （1） （2） 平均 低碳钢 铸铁 表2－2 实验数据 材料 屈服载荷（kN） 屈服极限（Mpa） 最大载荷（kN） 强度极限（Mpa） 破坏形式简图 低碳钢 铸铁 低碳钢 铸铁 实验三 扭转试验 一、实验目的 1．测定低碳钢的剪切屈服极限 及剪切强度极限 。 2．测定铸铁的剪切强度极限 。 3．观察并比较低碳钢及铸铁试件扭转破坏的情况。 二、实验设备和量具 1．游标卡尺 2．扭力试验机 扭力试验机是一种可对试样施加扭矩并能指示出扭矩大小的机器。它的类型有好多种，构造也各有不同。下面介绍两种常见的扭力机。 1）K—50型扭力试验机 此种试验机采用机械传动加载，用摆式机构测示扭矩。它的量程随所用摆锤的不同重量而分三种：100N·m（10Kg·m）、200N·m（20Kg·m）500N·m（50Kg·m）；相应的精度分别为 0.5N· m（0.05Kg·m）、1.0N· p（0.10Kg· m）、2.0N· m（0．20Kg· m）。它适用于直径为 10～25mm长度为 100～700mm的试件。 图4-1 K—50型扭力试验机外形图 试验机的外形如图4—1所示，其传动系统如图4—2所示。其操作步骤如下： 图4-2 K—50型扭力试验传动系统图 （1）检查试验机夹头1、2的形式与试件是否配合；测角度盘15置“0”；检查自动绘图器工作是否正常。 （2）估计试件所需的最大扭矩，选择适宜的测力度盘12并配置相应的摆锤13。 （3）当摆杆保持铅直时，测力指针12应对准“零”点。否则，松开度盘上的螺母，转动度盘使指针对准“零”点。再拧紧螺母。 （4）安装试件——先将试件的一端放在固定夹头2中，摇动调距手柄3，使活动夹头1连同与它在一起的齿轮箱17沿传动主轴8和水平导轴4移动，使试件另一端插入活动夹头中后，再予以夹紧。 （5）加载——有手摇加载与电动加载之分。 手摇加载：将变速杆5放在“空转”位置，摇动手摇柄6，带动变速箱中的轴II，使传动主轴8、活动夹头I旋转。通过试件使固定夹头2也跟着旋转。这样，与固定夹头连在一起的摆杆11和摆锤13也就跟着摆起来了，以平衡活动夹头加在试件上的力偶，于是试件便发生扭转变形，随受扭矩作用。因此，摆锤力矩就等于试件所承受的扭矩。摆锤在摆起时推动与测力度盘相联的齿杆，使齿轮和指针转动，于是指针便在测力度盘12上指出试件所受扭矩的大小。 电动加载：将变速杆5放在“0.3转／分”或 1转／分”处，此时，轴I上的两个齿轮之一，便通过滑键与轴I联在一起，开动电机10，经三角皮带动轴I、II等传动系统，对试件快速加载。 （6）测扭转角——传动主轴8除带动活动夹头转动外，在它的一端还装有一个测角度盘15，用它指示试件转动端的绝对扭转角。测角度盘上的测角指标16与试件被动端联 动，因此指标杆在度盘上所指数值便是试件两端的相对扭转角。度盘最小刻度为1o，因此只适用于测量大变形。测角度盘上还附有一个计数装置，可以指出试件扭转的总圈数。 （7）自动绘图——如果需要记录试验过程中扭矩和扭转角的关系曲线，应在加载荷前 调好自动绘图器的传动装置、图纸、笔尖和墨水。笔尖由推动测力指针的齿杆带动，而图纸滚动则与传动主轴8联动。这样，随着试验过程的进行，笔尖便在图纸上自动地绘出Mn一 曲线。曲线上各点的纵坐标为扭矩，横坐标为试件转动端的绝对扭转角。 （8）注意事项 ①机器运转时，操作者不得离开。所见异声或发生故障，应立即停车。 ②在实验时，不得触动摆锤，以免影响测读扭矩精度。 ③采用电动加载时，手摇柄必须先取掉，以免其飞出造成事故。 2）NN—100A型扭力试验机 此机是一种机械传动加载，摆式机构测扭矩的扭力试验机。它有三种量程：200N·m（20Kg·m）、500N·m（50Kg·m）、1000N·m（100Kg·m）；相应的精度分别为0.4N·m（0.04Kg·m）、1.0N·m（0.10Kg·m）、2.0N·m（0.20Kg·m）。它适用于直径为 10～20mm，长度为100～600mrn的试件。 试验机的外形如图4—3所示，其测力机构的传动系统如图4—4所示。其操作步骤如下： （1）检查试验机夹头1、2的形式是否与试件配合，离合器杆4是否放在正确位置上。 （2）根据试件所需的最大扭矩，转动调节轮10至相应位置，以选择适当的测力度盘5。 （3）安装试件先将试件一端装在固定夹头1中，向左移动活动车头12并转动加载夹头2，使试件的另一端插人夹头2中。 （4）旋动调零手轮使测力度盘上的指针对“零”。 （5）加载也有手动和电动之分。 手动加载：将离合器杆调到中央位置上（即“空车”位置），用手转动手轮11加载。 图4-3 NN—100型扭力试验机外形图 电动加载：选用离合器杆可使加载夹头具有四种转速：7度／分、21度／分、60度／分、180度／分。电动加载时，先将离合器杆4调到所欲用的转速位置上，按下开关按扭（“正向”、“反向”均可），开动电动机6通过变速箱5、齿轮箱3等传动系统，使加载夹头2顺时针（或逆时针）传动，试件便产生扭转变形。 试件受力后，固定夹头就会旋转一个不大的角度（不超过 2º7ˊ），与固定夹头团结在一起的大杠杆也就跟着旋转。无论这种旋转是顺时针的还是反时针的，通过反向杠杆、变支点杠杆，总使拉杆下行。拉杆下行的结果，一方面扬起摆锤来平衡加载夹头加在试样上的力偶，使试件受到扭矩的作用，另一方面带动拨杆、推杆，使指针旋转，从而在 图4-4 NN—100型扭力试验机测力机构图 1—反向杠杆，2—变支点杠杆，3—拉杆，4—摆锤，5—拨杆，6—推杆，7—指针，8—限位开关，9—大杠杆，10—摆杆，11—平衡铊，12—滑架，13—调节轮，14—调零手轮，15—轮，16—绳轮 表盘上显示试样所受的扭矩。如所加扭矩超过了所用的测力量程，则扬起的摆杆上的一个弹簧片就会使限位开关动作，切断电源，自动停车。 （8）注意事项 ①一旦试样承受了扭矩，即测力指针已经走动之后，就不允许再改变量程。 ②在实验时，不得触动活动车头。 ③如发生异常现象，应立即停车。 三、实验原理 本试验使用圆形截面试件。 将试件装在扭力试验机上，开动机器，给试件加扭矩。利用机器上的自动绘图装置，可以得到Mn一 曲线。这Mn一 曲线也叫扭转图。低碳钢试件的Mn一 曲线，如图4—5所示。 图中起始直线段OA表明试件在这阶 段中的Mn与 成比例， 截面上的剪应力 呈线性分布，如图 4—6（a）。在 A点处， Mn 与 的比例关系开始破坏，此时截面周 边上的剪应力达到了材料的剪切屈服极限 ，相应的扭矩记为MP。 由于这时截面内部的剪应力尚小于 ，故试件仍具有承载能力，Mn— 曲线呈继续上升的趋势。 扭矩超过 MP后，截面上的剪应力分布发生变化，如图 4—6（b）。在截面上出现了一个环状塑性区，并随着Mn的增长，塑性区逐步向中心扩展，Mn— 曲线稍微上升，直到B点趋于平坦，截面上各材料完全达到屈服，扭矩度盘上的指针几乎不动或摆动，此时测力度盘上指示出的扭矩或指针摆动的最小值即为屈服扭矩Ms。如图4—6（C），根据静力平衡条件，可以求得 与Ms的关系为： 将式中dA用环状面积元素 表示，则有 （4—1） 故剪切屈服极限 式中 是试件的抗扭截面模量。 图4-6 截面上剪应力分布图 继续给试件加载，试件再继续变形，材料进一步强化。当达到Mn一 曲线上的C点时，试件被剪断。由测力度盘上的被动计可读出最大扭矩Mb，与公式（4—1）相似，可得剪切强度极限 （4—2） 铸铁的Mn一 曲线如图4一7所示。从开始受扭， 直到破坏，近似为一直线，按弹性应力公式，其剪切强 度极限： （4—3） 试件受扭，材料处于纯剪切应力状态，在 垂直于杆轴和平行于杆轴的各平面上作用着剪 应力，而与杆轴成45º角的螺旋面上。则分别 只作用着 、 的正应力，如图 4—8所示。 由于低碳钢的抗拉能力高于抗剪 能力，故试件沿横截面剪断，而铸铁的抗拉能 力低于抗剪能力， 故试件从表面上某一最弱处，沿与轴线成45º方向拉断成一螺旋面。 四、试验步骤 1．用游标卡尺测量试件直径，求出抗扭截面模量Wn。在试件的中央和两端共三处，每处测一对正交方向，取平均值作该处直径，然后取三处直径最小者，作为试件直径d，并据此计算Wn。 2．根据求出的Wn、估计试件材料的 ，求出大致需要的最大载荷，确定所需的机器量程。 3．将试件两端装入试验机的夹头内，调整好绘图装置，将指针对准零点，并将测角度盘调整到零。 4．用粉笔在试件表面上画一纵向线，以便观察度件的扭转变形情况。 5．对于低碳钢试件，可以先用手动（或慢速电动加载）缓慢而均匀地加载，当测力指针前进速度渐渐减慢以至停留不动或摆动，这时，它表明的值就是Ms（注意：指针停止不动时间很短，因此要留心观察）。然后卸掉手摇柄，用电动加载（或换成快速电动加载）直至试件破坏并立即停车。记下被动指针所指的最大扭矩，注意观察测角度盘的读数。 6．铸铁试件的试验步骤与低碳钢相同，可直接用电动加载，记录试件破坏时的最大扭矩值。 五、思考题 1．低碳钢与铸铁试样破坏等情况有何不同？为什么。 2．根据拉伸、压缩和扭转三种试验结果，综合分析低碳钢与铸铁的机械性质。 图4-5 低碳钢试件扭转图 图4-7 铸铁的扭转图 图4-8 试冲受扭的应力分布图 PAGE 1 _1126771354.unknown _1126788090.unknown _1126789479.unknown _1126789692.unknown _1126789726.unknown _1126790545.unknown _1126853587.unknown _1126790061.unknown _1126790530.unknown _1126789560.unknown _1126789619.unknown _1126788270.unknown _1126789414.unknown _1126788224.unknown _1126772335.unknown _1126787283.unknown _1126787936.unknown _1126788029.unknown _1126788066.unknown _1126787713.unknown _1126787252.unknown _1126772428.unknown _1126787138.unknown _1126771523.unknown _1126772000.unknown _1126772018.unknown _1126771665.unknown _1126771415.unknown _1126771455.unknown _1126771392.unknown _1057046333.unknown _1126766783.unknown _1126767087.unknown _1126767852.unknown _1126767248.unknown _1126767406.unknown _1126766812.unknown _1126766881.unknown _1126766785.unknown _1057046651.unknown _1126766467.unknown _1126766490.unknown _1126766505.unknown _1126766518.unknown _1126766617.unknown _1057046859.unknown _1057046899.unknown _1057047032.unknown _1057046765.unknown _1057046417.unknown _1057046468.unknown _1057046353.unknown _1057043883.unknown _1057045942.unknown _1057046014.unknown _1057046261.unknown _1057045613.unknown _1057044929.unknown _1057045579.unknown _1057043310.unknown _1057043334.unknown _1057043291.unknown