直到整个截面几乎都是塑性区JBO电竞体育

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文章关键词:竞博电竞jbo,扭转试验

  试验二 扭转实验 一、实验目的 1.观察试样在扭转力偶作用下试样受力和变形的行为。观察材料的破坏方式。 2.测定材料的剪切屈服极限及剪切强度极限。 3.熟悉扭转试验机的工作原理及使用方法。 二、仪器设备 扭转试验机:用以作扭转破坏实验。 游标卡尺: 三、实验原理 1.试件 采用圆形截面试件,如图所示,在试件表面画上一条纵线,以便观察试件的扭转变形。 纵线.扭转试验机的工作原理 扭转试验机如图。在机体上有一个基本固定的夹头,用两平面和夹紧螺栓固定扭转试样的 一端。基座上有一个能水平移动的电动减速装置,其左端是一个可旋转的夹头,以夹持试样的 另一端。当电动减速器转动时,带动活动夹头转动,而使试样的一端相对于另一端发生了转动, 故试件受扭而产生变形。 扭转试验机 作用于试样的扭转力矩,通过与固定夹头相连的称重机构而平衡,同时又带动荷载指针转 动而指示出所受扭转力矩的大小。它还带动绘图仪的画笔左右移动,这个移动的扭转力矩坐标 在记录纸上与纸的长度方向相垂直。 活动夹头的转动量代表了试样一端相对于另一端的转动,即扭转角。扭转角的大小由活动 夹头上的刻度线来指示。同时还通过转动传感器将转角信号输入到绘图仪中,带动绘图仪纸筒 转动送出记录纸,在记录纸的长度方向构成转角坐标。 在实验过程中,随着试件扭转变形的增加,试样所受的扭转力矩也随之变化,绘图仪就画 出扭转力矩—扭转角的实验曲线。 在扭转力矩示荷盘的右下方,有一个量程旋钮用以改变扭转力矩的测量量程。其测量范围 有 100N·m、200 N·m、500 N·m、1 000 N·m。当把旋钮转动到指定的量程时,示荷盘上的 刻度标示值随之变化。 以利于直接读取。在示 荷盘左边的侧面上有 一个转动轮,往上或往 下转动可调整示荷盘 指针的零点(一般情况 下不要去转动它)。 扭转实验时的变 形速度,可由改变电动 机的转速来决定。由于 本机采用可控硅直流 电机,调速可在一个很 大的范围内无级调整。 控制台面板 调速由机器操纵面板 的开关和旋钮来控制。控制面板如图,面板各开关,旋钮的功能如下所述。电源开关:按下“开”, 接通整机电源;按“关”,断开整机电源: 活动夹头转动速度设置如下。 快速设置:速度设置开关扳于 0~360°/min,表示活动夹头转动速度在 0~360°/min 的 范围内变化,具体的速度由速度调节钮的转动来决定。 慢速设置:速度设置开关搬于 0~36°/min 之间变化。具体的速度由速度调节钮的转动量 来决定。 电机开关按钮:电机的转动由三个按钮决定,“正”为正转,“反”为反转,“停”为不转。 改变电机转向时,应先按“停”然后再换回。 记录仪开关:此开关用于开关记录仪,当一切准备就绪后即可打开记录仪。用完关闭,以 免电机转动空走纸。 3.扭转实验原理 试件承受扭矩时,材料处于纯剪切应力状态,是拉伸以外的又一重要应力状态,常用扭转 实验来研究不同材料在纯剪切应力状态下的机械性质。 低碳钢试件在发生扭转变形时,其 T-φ 曲线如图所示,类似低碳钢拉伸实验,可分为四 个阶段:弹性阶段、屈服阶段、强化阶段和断裂阶段,相应地有三个强度特征值:剪切比例极 限、剪切屈服极限和剪切强度极限。对应这三个强度特征值的扭矩依次为 Tp、Ts、Tb。 T O φ 在比例极限内,T 与 φ 成线性关系,材料完全处于弹性状态,试件横截面上的剪应力沿半 径线性分布。如图(a)所示,随着 T 的增大,开始进入屈服阶段,横截面边缘处的剪应力首先到 达剪切屈服极限,而且塑性区逐渐向圆心扩展,形成环塑性区,如图(b)所示,但中心部分仍然 是弹性的,所以 T 仍可增加,JBO电竞体育T-φ 的关系成为曲线。直到整个截面几乎都是塑性区,如图(c) 所示。 τ τs τs (a) (b) (c) 在 T-φ 出现屈服平台,示力度盘的指针基本不动或有轻微回摆,由此可读出屈服扭矩 Ts, 低碳钢扭转的剪切屈服极限值可由下式求出: ? Tb ? 3 4 ? M Tb WP 屈服阶段过后,进入强化阶段,材料的强化使扭矩又有缓慢的上升,但变形非常明显,试 件的纵向画线变成螺旋线,直至扭矩到达极限扭矩值 Mb 进入断裂阶段,试件被剪断,由示力度 盘的从动针可读出,则低碳钢扭转的剪切强度极限 可同下式求出: ? TS ? 3? 4 M TS WP 试件的破坏现象分析: 试件受扭,材料处于纯剪切应力状态,在试件的横截面上作用有剪应力 ,同时在与轴线°的斜截面上,会出现与剪应力等值的主拉应力和主压应力,如图所示。JBO电竞体育 45° τ σ1 σ2 45° 图 2-11 低碳钢的抗剪能力比抗拉和抗压能力差,试件将会从最外层开始,沿横截面发生剪断破坏, 而铸铁的抗拉能力比抗剪和抗压能力差,JBO电竞体育则试件将会在与杆轴成 45°的螺旋面上发生拉断破坏。 四、实验步骤 1、试件准备: 测量试件等截面范围两端及中间共三处截面的直径。为保证精确度,每一截面均取互相垂 直的两个方向各测量一次,并计算平均值,以三截面中最小处的平均值来计算初始横截面面积 A0。 2.试验机准备: (1)根据试件的剪切强度极限估算极限扭矩 Tb,并选择合适的量程,最好使 Tb 大约为量 程的 80%,对于直径为 10 ㎜的低碳钢和铸铁试件,取 0~200N·m。 (2)选定转速范围,并把调速变档开关扳到所需的速度档。 (3)调整示力度盘主动针,对准零点。 (4)若需自动绘图,可打开自动绘图开关。 3.安装试件: (1)将试样的一端安装于活动夹头中,并夹紧。 (2)慢慢移动减速器,使试样的未夹持端移动至固定夹头的近旁。开电机转动试样,使试 样端部截面形状转动到与固定夹头处的形状正对上时就停机。推动减速器,使试样插入固定夹 头之中,并夹紧。 4.进行实验: 启动电机(正转或反转)。钢试件在弹性范围内和铸铁试样的全过程的变形较小,应用较低 的速度,钢试样在塑性范围内应用较高一点的速度。 用慢速逐渐加载,加载时按下正转按扭,以顺时针方向缓慢转动调速电位器进行无级调速, 使之按要求的速度对试件加载,开始加载时就应使自动绘图器同时工作。 对于低碳钢试件,注意观察试验机示力度盘的指针,若指针停止转动或有轻微回摆,说明 材料发生屈服,记录此时的扭矩 Ts 经过屈服阶段以后(铸铁试件无此阶段),即可快速加载,直 至剪断为止,停车。由从动针读出最大扭 Tb 并记录。 5.取下试件,清理设备。 6.整理数据,完成实验报告。 五、预习思考题 1.低碳钢和铸铁在扭转破坏时有什么不同现象?断口有何不同?试分析其原因。 2.在实验中是怎样验证扭转虎克定律的?怎样测定和计算 G? 实验纪录与结果样表 试件 直径 三处平均直径 Wt 尺寸 截面 I 截面 II 截面 III 的最小值 1 2 平均 1 2 平均 1 2 平均 实验 数据 计算 结果 实验 分析 Ts 屈服极限 Tb 强度极限 备注 备注 问题 讨论 成绩 指导教师

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