材料扭轉(zhuǎn)試驗機的應(yīng)用

1、材料扭轉(zhuǎn)試驗機的應(yīng)用電子材料扭轉(zhuǎn)試驗機的應(yīng)用摘要 : 扭轉(zhuǎn)試驗機在材料分析領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，現(xiàn)市場主要為微機控制扭轉(zhuǎn)試驗機，試驗過程精度、數(shù)據(jù)分析及處理自動化程度高。本文就該類型扭轉(zhuǎn)試驗過程做以介紹。關(guān)鍵詞 : 伺服電機 計算機控制系統(tǒng)，扭轉(zhuǎn)試驗。一（執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn) :JJG269 2006 扭轉(zhuǎn)試驗機GB/T10128 2007 金屬材料 室溫扭轉(zhuǎn)試驗方法JB/T9370 1999 扭轉(zhuǎn)試驗機技術(shù)條件二 . 主要結(jié)構(gòu)介紹該扭轉(zhuǎn)試驗機主要由全數(shù)字交流伺服驅(qū)動系統(tǒng)、計算機控制、數(shù)據(jù)采集及處理系統(tǒng)組成。整個試驗過程加載速率無沖擊、穩(wěn)定。數(shù)據(jù)的測量由扭矩傳感器、光電編碼器等組成。扭矩傳感器采集試樣產(chǎn)生的

2、扭矩，光電編碼器采集試樣產(chǎn)生的扭角要求檢測材料的剪切模量時，還要增加扭轉(zhuǎn)計。試驗由計算機進(jìn)行控制、數(shù)據(jù)處理及輸出結(jié)果。三 . 試驗過程1（試樣的準(zhǔn)備首先按照GB/T10128 2007 的規(guī)定，以及該試驗機的夾具型式、尺寸，準(zhǔn)備好標(biāo)準(zhǔn)試樣。如圖 1 所示。圖1:材料扭轉(zhuǎn)標(biāo)準(zhǔn)試樣（圓形）2（試樣的裝夾（如圖2所示）試樣的裝夾很關(guān)鍵。在裝夾時，先將試樣插入靜夾頭端 （帶有傳感器的一端）, 然后調(diào)整試驗機的動夾頭，使之容易的讓試樣進(jìn)入動火頭。注意，在裝入試樣后,不要再旋轉(zhuǎn)動夾頭。圖2:試樣裝夾示意圖3（試驗過程試樣裝夾完畢，可以開始試驗。先將扭矩顯示窗口清零。根據(jù)材料特性選擇加 載速率。如果只是檢測

3、材料的抗扭強度、最大扭矩等，可以不加扭轉(zhuǎn)計。如果要 測試試件的剪切模量等，需要增加扭轉(zhuǎn)計。圖3是試樣在加載過程中的變形示意圖。圖3:試樣在加載過程中的變形示意圖兩種材料的斷口形狀圖圖4:兩種材料的斷口形狀低碳鋼試樣和鑄鐵試樣的扭轉(zhuǎn)破壞斷口形貌有很大的差別。圖4（a）所示低碳鋼試樣的斷面與橫截面重合，斷面是最大切應(yīng)力作用面，斷口較為平齊，可知為剪切 破壞；圖4（b）所示鑄鐵試樣的斷面是與試o樣軸線成45角的螺旋面，斷面是最大拉應(yīng)力作用面，斷口較為粗糙，因而是圖5:扭矩一扭角曲線圖（a）低碳鋼（b）鑄鐵從圖5（a）可以看到，低碳鋼試樣的扭轉(zhuǎn)試驗曲線由彈性階段（oa段）、屈服階段（ab段）和強化階段

4、（cd段）構(gòu)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(zhuǎn)角可達(dá)10冗以上。b所示的鑄鐵試樣扭轉(zhuǎn)曲線可近似地視為直線（與拉伸曲線相似，沒有明顯的 直線段），試樣破壞時的扭轉(zhuǎn)變形比拉伸破壞時的變形要明顯得多。4（試驗結(jié)果的處理抗扭強度的計算：扭轉(zhuǎn)試驗機專用程序自動處理，材料的切變模量材料的切變模量G遵照GB/T10128可由圓截面試樣的扭轉(zhuǎn)試驗測定。在彈性范圍內(nèi)進(jìn)行圓截面試樣扭4,Tl/GII,d/32pPo 轉(zhuǎn)試驗時，扭矩廠與扭轉(zhuǎn)角中之間的關(guān)系符合扭轉(zhuǎn)變形的胡克定律，式中 : 為截面的極慣性矩。當(dāng)試樣長度l 和極慣性矩Ip 均為已知時，只要測取扭矩增量AT和相應(yīng)的扭轉(zhuǎn)角增量 A，可由式：,T,LG, ,Ip計算得到材料的切變模量。試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(shù)據(jù)產(chǎn)生的誤差，而且可以通過每次載荷增量和扭轉(zhuǎn)角增量驗證扭轉(zhuǎn)變形胡克定律。EG,tr2(1 ,)以，G之間的關(guān)系 由材料手冊查得材料的彈性模量E和泊松比小,注意到三個彈性常數(shù)E,計算得到材料的切變模量Gtr ，如將計算值Gtr 取作真