鋼筋扭轉(zhuǎn)試驗

1、扭轉(zhuǎn)實驗一實驗目的：學習了解微機控制扭轉(zhuǎn)試驗機的構(gòu)造原理，并進行操作練習。.確定低碳鋼（鑄鐵）試樣的直徑d、扭轉(zhuǎn)截面系數(shù)Wp，低碳鋼試樣在不同扭矩T 下的最大剪應力 。.觀察不同材料的試樣在扭轉(zhuǎn)過程中的變形和破壞現(xiàn)象。二實驗設備及工具扭轉(zhuǎn)試驗機，游標卡尺、扳手。三試驗原理：塑性材料和脆性材料扭轉(zhuǎn)時的力學性能。低碳鋼的剪切流動極限和強度極限的計算公式中應該乘一系數(shù)3/4。原因是這樣：圓周扭轉(zhuǎn)在彈性范圍內(nèi)剪應力分布如圖a 所示， 對于塑性材料，當扭矩增大到一定數(shù)值后，試樣表面應力先達到流動極限S ，并逐漸向內(nèi)擴展，形成環(huán)形塑性區(qū)，如圖b 所示。若扭矩逐漸增大，塑性區(qū)也不斷擴大。當扭矩達到M S 時

2、，橫截面上的剪應力都近似達到S 如圖 c3MSS所示，在這種剪應力分布下，流動時剪應力公式為4 W 。在扭矩繼續(xù)增加時，試樣繼續(xù)變形，材料進一步強化，當試樣扭斷時，整個橫截面上的剪應力都達到b ，此時最大扭矩為M b ，因此剪切強度極限和流動極限一樣，近似地樣邊緣上的剪應力達到b 時，此時最大扭矩為M b ，故仍有彈性階段的應力公式計算強度極限。四實驗步驟.a低碳鋼實驗（青山試驗機）（ 1）量直徑：用游標卡尺量取試樣的直徑d0 。在試樣上選取3 各位置，每個位置互相垂直地測量2次直徑，取其平均值；然后從3 個位置的平均值中取最小值作為試樣的直徑。（2）安裝試樣：啟動扭轉(zhuǎn)試驗機，手動控制器上的“

3、左轉(zhuǎn)”或“右轉(zhuǎn)”鍵，調(diào)整活動夾頭的位置，使前、 后兩夾頭鉗口的位置能滿足試樣平口的要求，把試樣水平地放在兩夾頭之間，沿箭頭方向旋轉(zhuǎn)手柄，夾緊試樣。（3）調(diào)整試驗機并對試樣施加載荷：在電腦顯示屏上調(diào)整扭矩、峰值、切應變1、切應變2、夾頭間轉(zhuǎn)角、時間的零點；根據(jù)你所安裝試樣的材料，在“實驗方案讀取”中選擇“教學低碳鋼試驗”，并點擊“加載”而確定；用鍵盤輸入實驗編號，回車確定（按Enter 鍵） ；鼠標點“開始測試”鍵，給試樣施加扭矩；在加載過程中，注意觀察屈服扭矩M S 的變化，記錄屈服扭矩的下限值，當扭矩達到最大值時，試樣突然斷裂，后按下“終止測試”鍵，使試驗機停止轉(zhuǎn)動。（4）試樣斷裂后，從峰值

4、中讀取最大扭矩M b 。從夾頭上取下試樣。（5）觀察試樣斷裂后的形狀。（5）觀察試樣斷裂后的形狀。.a 鑄鐵實驗（青山試驗機）（ 1）量直徑：用游標卡尺量取試樣的直徑d0 。在試樣上選取3 各位置，每個位置互相垂直地測量2次直徑，取其平均值；然后從3 個位置的平均值中取最小值作為試樣的直徑。（2）安裝試樣：啟動扭轉(zhuǎn)試驗機，手動控制器上的“左轉(zhuǎn)”或“右轉(zhuǎn)”鍵，調(diào)整活動夾頭的位置，使前、 后兩夾頭鉗口的位置能滿足試樣平口的要求，把試樣水平地放在兩夾頭之間，沿箭頭方向旋轉(zhuǎn)手柄，夾緊試樣。（3）調(diào)整試驗機并對試樣施加載荷：在電腦顯示屏上調(diào)整扭矩、峰值、切應變1、切應變2、夾頭間轉(zhuǎn)角、時間的零點；根據(jù)你

5、所安裝試樣的材料，在“實驗方案讀取”中選擇“教學鑄鐵試驗”，并點擊“加載”而確定；用鍵盤輸入實驗編號，回車確定（按Enter 鍵） ；鼠標點“開始測試”鍵，給試樣施加扭矩； 當扭矩達到最大值時，試樣突然斷裂，后按下 “終止測試”鍵， 使試驗機停止轉(zhuǎn)動。（4）試樣斷裂后，從夾頭上取下試樣，讀取峰值表中最大扭矩M b 。（5）觀察試樣斷裂后的形狀。五實驗記錄試樣低碳鋼（鑄鐵）直徑（第1 次）d0直徑（第2 次）d0直徑（第3 次）d0平均直徑d0扭轉(zhuǎn)截面系數(shù)Wp=破壞形狀六數(shù)據(jù)處理G=80Gpa， 為單位長度扭轉(zhuǎn)角。Ip 為截面慣性矩。T （ N m） （Mpa） （ rad ）Ip101520七

6、實驗結(jié)論八預習思考題1. 為什么扭轉(zhuǎn)試樣兩端較粗，中間較細？中間和兩端采用光滑曲線過度，接？2.在計算低碳鋼屈服強度和極限強度的公式中為什么會出現(xiàn)3/4，而不是其他系數(shù)呢？3.如果扭轉(zhuǎn)試樣是屈服失效，請用最大剪應力理論分析一下，試樣可能的斷口形狀。4.如果扭轉(zhuǎn)試樣是斷裂失效，請用最大正應力理論分析一下，試樣可能的斷口形狀。5.安裝扭轉(zhuǎn)試樣為什么要“把試樣水平地放在兩夾頭之間”？6.低碳鋼試樣在扭轉(zhuǎn)時的變形要經(jīng)歷哪3 個階段？九分析思考題1. 扭轉(zhuǎn)實驗中你是怎樣測量試樣直徑的？為什么采用這種方法？2.兩種試樣的斷口形狀分別是什么樣的？怎樣解釋這種結(jié)果？3.鑄鐵試樣扭轉(zhuǎn)破壞斷口的傾斜方向與施加扭矩的方向有無直接關系？為什么？4.通過你