扭转与测G.pdfVIP

上海交通大学材料力学实验 扭转与测G 1.扭转试验 2.低碳钢剪切弹性模量G 的测定 1.扭转试验 （一）试验目的 扭转试验是了解材料抗剪能力的一项基本试验。本试验通过 两种典型材料了解塑性材料（低碳钢）和脆性材料（铸铁）受扭 t t 转时的机械性能 s b ，绘制扭矩一扭角图。并比较它们的破坏现 象及原因。 扭转试验过程中，试件的断面形状和尺寸几乎一直不变，无 缩颈现象，变形较均匀，可比较准确地测定试件变形及瞬时破坏 应力。 关于扭转试验的要求及试件尺寸，可参阅冶金工业部标准 《金属扭力试验法》YB36-64 的规定。 （二）原理 圆轴扭转时横截面上任一点的剪应力为： M n r t p J n 最大剪应力产生在试件的外表层，其值等于 M n t max W n M 截面上的扭矩 式中， n J 圆截面的极惯性矩 n pd 3 W 圆截面的抗扭截面模量,W n n 16 上海交通大学材料力学实验 由理论可知，圆轴扭转时，其表面上任意一点都处于平面应 45o 力状态（图1），沿与轴线呈 方向上的主应力大小为： s s t 1 s o 各种材料抵抗剪切与抵抗拉伸的能力不同，因此不同材料的 扭转破坏方式也不相同。低碳钢圆试件扭转到破坏时，因已超过 屈服阶段，如对材料作理想塑性考虑（图 2），横截面上的剪应 力的分布趋于均匀如（图3）。假设应力均达到了破坏应力 （强 度极限），则这时截面上应力 与破坏时扭矩 的关系为： t M t b nb b R 2 M nb t b rdA t b 2pr dr A 0 M n