山東大學(xué)材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)之實(shí)驗(yàn)4 扭轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)

1、實(shí)驗(yàn)4 扭轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)在實(shí)際工程機(jī)械中，有很多傳動(dòng)軸是在扭轉(zhuǎn)情況下工作，設(shè)計(jì)扭轉(zhuǎn)軸所用的許用剪應(yīng)力，是根據(jù)材料在扭轉(zhuǎn)破壞實(shí)驗(yàn)時(shí)，所測出的剪切流動(dòng)極限，或剪切強(qiáng)度極限而求得的。一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康囊螅┑吞间摰募羟辛鲃?dòng)極限、剪切強(qiáng)度極限、及鑄鐵的剪切強(qiáng)度極限。）觀察斷口情況，進(jìn)行比較和分析。二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備和儀器扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)機(jī)、劃線儀、游標(biāo)卡尺等三、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，標(biāo)距部分直徑。如圖4-1所示。圖4-1四、實(shí)驗(yàn)方法與步驟1、低碳鋼試件的扭轉(zhuǎn)：）試件的準(zhǔn)備：在試件標(biāo)距內(nèi)的中間和兩端三處測量直徑，取最小值作為直徑尺寸，計(jì)算抗扭截面系數(shù)。）試驗(yàn)機(jī)的準(zhǔn)備；首先了解扭轉(zhuǎn)機(jī)的基本構(gòu)造原理和操作方法

2、，學(xué)習(xí)掌握扭轉(zhuǎn)機(jī)的操作規(guī)程。根據(jù)材料性質(zhì)，初步估所需最大扭矩，選擇合適的測力表盤，配置相應(yīng)的擺錘，測力指針調(diào)到“零點(diǎn)”。圖4-2圖4-3）進(jìn)行實(shí)驗(yàn)：將低碳鋼試件裝夾到試驗(yàn)機(jī)上，用“手動(dòng)”對試件緩慢均勻地加扭矩，加在試件上的扭矩和扭轉(zhuǎn)角的關(guān)系曲線，如圖4-2所示。當(dāng)扭矩增加到點(diǎn)，（即）時(shí)，圖4-2中段為直線，表明此階段內(nèi)載荷與試件變形之間成比例關(guān)系，扭矩超過后。試件截面的外緣外處，材料發(fā)生流動(dòng)形成環(huán)形塑性區(qū)，同時(shí)圖曲線稍微上上升，達(dá)到點(diǎn)趨于平坦，這時(shí)測力指針幾乎不動(dòng)，這說明塑性區(qū)已擴(kuò)展為整個(gè)截面，材料發(fā)生流動(dòng)，記錄下此時(shí)的扭矩。在達(dá)到時(shí)，假定截面上各點(diǎn)的剪應(yīng)力同時(shí)達(dá)到流動(dòng)極限（理想塑性），斷面上

3、均勻分布，從而推導(dǎo)計(jì)算流動(dòng)極限的近似公式如下：因式中是常數(shù)，所以故屈服極限，式中：若試件繼續(xù)變形，材料進(jìn)一步強(qiáng)化，當(dāng)達(dá)到上的點(diǎn)時(shí)，試件破壞，扭矩表盤上的指針可讀出最大扭矩，與屈服時(shí)的塑性變形過程相似，可得試件斷裂后，立即關(guān)閉機(jī)器，取下試件。2、鑄鐵試件的扭轉(zhuǎn)：圖4-4鑄鐵的扭轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)方法與步驟與低碳鋼相同，因鑄鐵扭轉(zhuǎn)在變形很小的情況下就被扭斷，鑄鐵的曲線如圖4-4所示由圖可知，鑄鐵扭轉(zhuǎn)由開始直到破壞近似一直線，其剪切強(qiáng)度極限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(jì)算五、注意事項(xiàng)：）用手動(dòng)變電器加扭矩時(shí)，一般將手搖柄取下，以免發(fā)生事故。）在變速進(jìn)，一定先停車，后調(diào)矩。）試件在夾緊時(shí)，用手搬套筒搬手，而不要產(chǎn)生沖力。）鑄鐵扭轉(zhuǎn)時(shí)，要加防護(hù)罩，以免破碎試件飛出打傷人。六、