低碳钢铸铁的扭转破坏实验报告.docx

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低碳钢铸铁的扭转破坏实验报告

低碳钢、铸铁的扭转破坏实验

一：

实验目的和要求

1、掌握扭转试验机操作。

2、低碳钢的剪切屈服极限τs。

3、低碳钢和铸铁的剪切强度极限τb。

4、观察比较两种材料的扭转变形过程中的变形及其破坏形式，并对试件断口形貌进行分析。

二：

实验设备和仪器

1、材料扭转试验机

2、游标卡尺

三、实验原理

1、低碳钢扭转实验

低碳钢材料扭转时载荷-变形曲线如图（a）所示。

T

Tb

Ts

0φ

图1.低碳钢材料的扭转图

1.低碳钢材料的扭转图

（a）（b）（c）

图2.低碳钢圆轴试件扭转时的应力分布示意图

低碳钢试件在受扭的最初阶段，扭矩T与扭转角φ成正比关系（见图1），横截面上剪应力τ沿半径线性分布，如图2（a）所示。

随着扭矩T的增大，横截面边缘处的剪应力首先达到剪切屈服极限τs且塑性区逐渐向圆心扩展，形成环形塑性区，但中心部分仍是弹性的，见图2（b）。

试件继续变形，屈服从试件表层向心部扩展直到整个截面几乎都是塑性区，如图2（c）所示。

此时在T-φ曲线上出现屈服平台（见图1），试验机的扭矩读数基本不动，此时对应的扭矩即为屈服扭矩Ts。

随后，材料进入强化阶段，变形增加，扭矩随之增加，直到试件破坏为止。

因扭转无颈缩现象。

所以，扭转曲线一直上升直到破坏，试件破坏时的扭矩即为最大扭矩Tb。

由

可得低碳钢材料的扭转屈服极限

；同理，可得低碳钢材料扭转时强度极限

，其中

为抗扭截面模量。

2、铸铁扭转实验

铸铁试件受扭时，在很小的变形下就会发生破坏，其扭转图如图3所示。

T

Tb

图3.铸铁材料的扭转图

从扭转开始直到破坏为止，扭矩T与扭转角近似成正比关系，且变形很小，横截面上剪应力沿半径为线性分布。

试件破坏时的扭矩即为最大扭矩Tb，铸铁材料的扭转强度极限为

。

低碳钢试样和铸铁试样的扭转破坏断口形貌有很大的差别，图4（a）所示低碳钢试样的断面与横截面重合，断面是最大切应力作用面，断口较为平齐，可知为剪切破坏；图（b）所示铸铁试样的断面是与试样轴线成45度角的螺旋面，断面是最大拉应力作用面，断口较为粗糙，因而最大拉应力造成的拉伸断裂破坏。

图4.低碳钢和铸铁的扭转端口形状

四、实验步骤

低碳钢实验步骤：

1.测量试样尺寸在试件两端及中部位置，沿两个相互垂直的方向，测量试样直径，以其平均值计算个横截面面积。

2.检查设备线路连接是否接好，并打开设备电源以及配套软件操作界面。

3.在试样上安装扭角测试装置，将一个定位环夹盒套在试样的一端，装上卡盘，将螺钉拧紧。

再将另一个定位环夹套在试样的另一端，装上另一卡盘；根据不同的试样标距要求，将试样搁放在相应的的V形块上，使两卡盘与V形块的两端贴紧，保证卡盘与试样垂直，以确保标距准确，将卡盘上的螺母拧紧。

4.将试验机两端夹头对正，装夹试件，进行保护，清零。

5.选择低碳钢扭转实验方案，记录低碳钢试件的屈服扭矩Ts和最大扭矩Tb。

6.实验结束后，取下试件，观察试样破坏断口形貌，打印实验结果，关闭软件，关闭电源。

铸铁实验步骤：

与低碳钢扭转实验步骤相同。

铸铁是脆性材料，只需记录铁铸试件的最大扭矩Tb，无需安装扭角测量装置。

五、实验记录及数据处理

表1.　试件尺寸

试

件

直径d（mm）

平均直径

d0

（mm）

最小横截面面积

（mm2）

抗扭截面系数

（mm3）

截面1

截面2

截面3

低碳钢

9.96

9.98

10.00

9.98

78.19

195.07

铸

铁

9.90

9.88

9.88

9.89

76.73

189.65

表2.　实验记录及数据计算

试件

低碳钢

铸铁

实

验

数

据

屈服扭矩Ts=39.98N·m

最大扭矩Tb=89.68N·m

最大扭转Tb=34.05N·m

扭转屈服应力：

153.73MPa

扭转极限应力：

344.80MPa

剪切强度极限

179.5MPa

六：

实验数据拟合

铸铁的扭转破坏实验，扭矩-扭角曲线如下图所示：

低碳钢的扭转破坏，扭矩-扭转曲线如下图所示：

在弹性范围内进行圆截面试样扭转实验时，扭矩与扭转之间的关系符合扭转变形的胡克定律

，试中，

为截面的极惯性矩。

当试样长度l和极惯性矩Ip均为已知时，只要根据弹性阶段的扭矩-扭角图拟合出新的图形即可得出低碳钢的切变模量G。

如图所示：

横坐标为ΦIP，纵坐标为TL，即该直线的的斜率78.12GPa即为低碳钢的切变模量。

七：

实验注意事项

1.推动试验机移动支座时，切记用力过大，以免损坏试样或传感器。

2.低碳钢实验时，在安装扭角测量装置时使卡盘与V形块的两端贴紧，保证卡盘与试样垂直。

装夹试件时先要注意调整活动夹头的位置。

3.夹好试样后，由于此时试样已经在受力，注意按保护键，使试样中的初始力为零或接近零。

4.进入软件前请确定试验机电源已经打开。

5.退出软件前请确定试验机电源已经关闭。

八：

心得体会

1.实验前一定要预先全面了解实验的原理和步骤，以免发生错误或者误差，刚开始我们做实验时没有预先学习，所以导致不知道V形块和卡盘的作用，也不清楚怎么进行实验，所以说预先学习实验非常重要。

2.在装夹试件时一定要对实验设备小心，谨慎的进行操作，防止损坏实验设备。

3.要培养自己做实验的良好习惯，做实验时要想好每一步该如何操作，要测量什么数据，要记录什么数据，以保证实验数据处理顺利进行。

4.拟合曲线所得低碳钢的切变模量与公式

，有材料手册查得弹性模量和泊松比

，计算得到材料的切变模量相差比较大，应该考虑下误差的来源。

个人车位租赁合同范本

　　出租方（甲方）：

xxx身份证号：

xxxxxxxxx

　　承租方（乙方）：

xxx身份证号：

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　　甲、乙双方经充分协商，现将甲方位于xxxxxxxxx私家车位租给乙方作为车辆（车牌号：

xxxxx）停放使用，并签订如下车位租赁合同条款，甲、乙双方共同遵守和执行。

一、本车位租金_xxx元整/年，大写：

_xxxx_.支付方式为_签订合同后一次性支付__.乙方到期如需续租，需提前1个月通知甲方。

车位管理费用由甲方支付，需乙方替交时留存物业缴费凭证当年租金从中扣除缴纳费用。

乙方留存租金收条/微信或支付宝截屏均可作为支付凭证。

乙方另支付蓝牙卡设备押金xxx元，合同到期后返还。

　　二、租期为_xxx6__年__xx___月__xxx___日至__xxxx__年__xxx___月__xxx__日止。

　　三、如乙方在租赁期间要该场地转租给第三方使用时，必须征得甲方同意方可转租，否则视为违约，甲方可收回车位，剩余租金概不退还。

　　四、甲方责任及义务：

　　1、在租赁期间，如甲方需提前收回乙方使用的车位使用权，则甲方返还当年租金；如乙方提前退还车位，剩余费用不返还。

　　2、在租赁期间，如自然损坏产生的场地维修及检修费用由甲方支付，如人为损坏（包括乙方）场地维修所产生的费用由行为人负责支付。

　　3、甲方所出租的场地，仅供乙方作停泊车辆使用，不作任何保管；如乙方所停泊的车辆有任何损失或被人为损坏的，一切后果由乙方自负。

　　五、乙方责任及义务：

　　1、乙方在租赁期内必须按合同条款的规定按时缴付车位租金；如乙方拖欠租金达一周，即被视为是自行解除本合同行为，甲方有权将该车位收回，并保留向乙方追收拖欠费用和违约金的权利。

（如因特殊情况未能如期签订续租合同，必须提前以书面通知或电话通知的方式征得甲方同意，在双方签订续租合同时连同拖欠的费用一并付清）。

　　2、在租赁期内，如乙方需要提前退租车位的，乙方必须提前一个月通知甲方并解除本合同。

　　3、乙方必须将车辆按车位及物管要求停泊好并做好防盗措施，如发生任何车辆遗失或损坏的一切损失由乙方自负,如因乙方原因给甲方造成的损失，由乙方负责。

　　六、本合同以双方签约之日起生效，如今后有补充作补充协议处理，与此合同具同等效力。

七、本合同一式两份，甲、乙双方各执一份。

合同附近：

甲方的车位使用权购买协议复印件、乙方的身份证及停驶车辆行驶证复印件。

　　出租人：

承租人：

　　电话：

电话：

　　__2016__年__x__月__x_日　__2016__年__x_月__xx__日

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　　二、租期为_xxx6__年__xx___月__xxx___日至__xxxx__年__xxx___月__xxx__日止。

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　　2、在租赁期间，如自然损坏产生的场地维修及检修费用由甲方支付，如人为损坏（包括乙方）场地维修所产生的费用由行为人负责支付。

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　　3、乙方必须将车辆按车位及物管要求停泊好并做好防盗措施，如发生任何车辆遗失或损坏的一切损失由乙方自负,如因乙方原因给甲方造成的损失，由乙方负责。

　　六、本合同以双方签约之日起生效，如今后有补充作补充协议处理，与此合同具同等效力。

七、本合同一式两份，甲、乙双方各执一份。

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