基礎(chǔ)力學(xué)試驗

1、大連理工大學(xué)基礎(chǔ)力學(xué)實驗中心大連理工大學(xué)基礎(chǔ)力學(xué)實驗中心大連理工大學(xué)基礎(chǔ)力學(xué)實驗中心本次試驗所涉及理論課內(nèi)容p材料力學(xué)教材材料力學(xué)教材 第第4 4章章 扭轉(zhuǎn)扭轉(zhuǎn) 第第4.44.4節(jié)節(jié) 圓軸扭轉(zhuǎn)時的應(yīng)力圓軸扭轉(zhuǎn)時的應(yīng)力 第第4.54.5節(jié)節(jié) 圓軸扭轉(zhuǎn)變形圓軸扭轉(zhuǎn)變形 第第1313章章 動荷問題動荷問題 第第13.313.3節(jié)節(jié) 沖擊應(yīng)力和變形沖擊應(yīng)力和變形p國家標(biāo)準(zhǔn)國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T10128GB/T101282007 2007 金屬材料金屬材料 室溫扭轉(zhuǎn)試驗方法室溫扭轉(zhuǎn)試驗方法GB/T229GB/T2292007 2007 金屬材料金屬材料 夏比擺錘沖擊試驗方法夏比擺錘沖擊試驗方法基礎(chǔ)力學(xué)實驗中

2、心大連理工大學(xué)基礎(chǔ)力學(xué)實驗中心大連理工大學(xué)基礎(chǔ)力學(xué)實驗中心大連理工大學(xué)基礎(chǔ)力學(xué)實驗中心扭轉(zhuǎn)破壞試驗扭轉(zhuǎn)破壞試驗1 1、測定碳素結(jié)構(gòu)鋼扭轉(zhuǎn)屈服點、抗扭強(qiáng)、測定碳素結(jié)構(gòu)鋼扭轉(zhuǎn)屈服點、抗扭強(qiáng)度，測定鑄鐵的抗扭強(qiáng)度，觀察碳素結(jié)構(gòu)度，測定鑄鐵的抗扭強(qiáng)度，觀察碳素結(jié)構(gòu)鋼的扭轉(zhuǎn)變形鋼的扭轉(zhuǎn)變形2 2、分析比較兩種材料扭轉(zhuǎn)破壞斷口形狀、分析比較兩種材料扭轉(zhuǎn)破壞斷口形狀扭轉(zhuǎn)測扭轉(zhuǎn)測G G試驗試驗3 3、測定碳素結(jié)構(gòu)鋼剪切彈性模量、測定碳素結(jié)構(gòu)鋼剪切彈性模量G G基礎(chǔ)力學(xué)實驗中心一、試驗?zāi)康拇筮B理工大學(xué)基礎(chǔ)力學(xué)實驗中心二、實驗儀器設(shè)備1、NY-4型臺式扭轉(zhuǎn)測型臺式扭轉(zhuǎn)測G儀儀2、游標(biāo)卡尺、游標(biāo)卡尺3、扭轉(zhuǎn)試驗機(jī)、

3、扭轉(zhuǎn)試驗機(jī)基礎(chǔ)力學(xué)實驗中心大連理工大學(xué)基礎(chǔ)力學(xué)實驗中心1、扭轉(zhuǎn)測、扭轉(zhuǎn)測G 胡克定律的扭轉(zhuǎn)表達(dá)式：胡克定律的扭轉(zhuǎn)表達(dá)式：式中：式中： T 扭矩。扭矩。 L 梁截面距離。梁截面距離。 兩截面相對扭轉(zhuǎn)角。兩截面相對扭轉(zhuǎn)角。 圓截面極慣性矩（圓截面極慣性矩（ ）。）。 三、實驗原理基礎(chǔ)力學(xué)實驗中心432dpTLGIpI大連理工大學(xué)基礎(chǔ)力學(xué)實驗中心由上式得到由上式得到 當(dāng)采用當(dāng)采用NY-4型測型測G儀進(jìn)行實驗時，采用等間距加儀進(jìn)行實驗時，采用等間距加載法，則變?yōu)檩d法，則變?yōu)槭街校菏街校?扭矩增量，測扭矩增量，測G儀加力臂長（儀加力臂長（200mm） 相對扭轉(zhuǎn)角增量（單位：弧度）相對扭轉(zhuǎn)角增量（單位：弧

4、度） 標(biāo)距長度（標(biāo)距長度（150mm）三、實驗原理基礎(chǔ)力學(xué)實驗中心pTLGIepTLGITeL大連理工大學(xué)基礎(chǔ)力學(xué)實驗中心扭轉(zhuǎn)角增量的測量扭轉(zhuǎn)角增量的測量 實驗值：實驗值： 式中：式中： 測測G儀百分表讀數(shù)增量儀百分表讀數(shù)增量 K 百分表放大倍數(shù)（百分表放大倍數(shù)（100倍）倍） b 百分表離試樣軸線距離（百分表離試樣軸線距離（100mm）三、實驗原理基礎(chǔ)力學(xué)實驗中心AKbA角度弧長半徑角度弧長半徑 小變形狀態(tài)小變形狀態(tài)角度角度弦長半徑弦長半徑大連理工大學(xué)基礎(chǔ)力學(xué)實驗中心2、扭轉(zhuǎn)破壞實驗、扭轉(zhuǎn)破壞實驗三、實驗原理基礎(chǔ)力學(xué)實驗中心TSTbTT碳素結(jié)構(gòu)鋼扭轉(zhuǎn)圖碳素結(jié)構(gòu)鋼扭轉(zhuǎn)圖 鑄鐵扭轉(zhuǎn)圖鑄鐵扭轉(zhuǎn)圖b

5、T大連理工大學(xué)基礎(chǔ)力學(xué)實驗中心對于碳素結(jié)構(gòu)鋼，其扭轉(zhuǎn)應(yīng)力分別計算如下對于碳素結(jié)構(gòu)鋼，其扭轉(zhuǎn)應(yīng)力分別計算如下：而鑄鐵則只有最大剪切應(yīng)力而鑄鐵則只有最大剪切應(yīng)力 其中：其中：Ts 屈服點扭矩屈服點扭矩 Tb 最大扭矩最大扭矩三、實驗原理bbtTWsstTW基礎(chǔ)力學(xué)實驗中心316tdW大連理工大學(xué)基礎(chǔ)力學(xué)實驗中心1、測量直徑、測量直徑 在標(biāo)距范圍內(nèi)，量測左、中、右三個截面，每在標(biāo)距范圍內(nèi)，量測左、中、右三個截面，每一個截面測量一個截面測量2次，在互相垂直的方向上量測，取平次，在互相垂直的方向上量測，取平均值作為該截面直徑均值作為該截面直徑（1）測）測G試驗：試驗： 取取3個截面尺寸的個截面尺寸的平均

6、值平均值作為計算直徑。作為計算直徑。（2）扭轉(zhuǎn)破壞試驗：）扭轉(zhuǎn)破壞試驗： 取取3個截面尺寸的個截面尺寸的最小值最小值作為計算直徑。作為計算直徑。四、實驗步驟基礎(chǔ)力學(xué)實驗中心大連理工大學(xué)基礎(chǔ)力學(xué)實驗中心2、測、測G試驗的加載制度試驗的加載制度 分為兩類方法：圖解法和分為兩類方法：圖解法和逐級加載法逐級加載法 分四級加載（不規(guī)范，標(biāo)準(zhǔn)為不少于分四級加載（不規(guī)范，標(biāo)準(zhǔn)為不少于5級）級） F5N Fmax 20N（不準(zhǔn)超載，否則不是小變形）（不準(zhǔn)超載，否則不是小變形） 在每級荷載中記錄百分表讀數(shù)（加載后在每級荷載中記錄百分表讀數(shù)（加載后10S內(nèi)讀數(shù)）內(nèi)讀數(shù)） 將測試數(shù)據(jù)記錄于原始數(shù)據(jù)記錄表中將測試數(shù)據(jù)

7、記錄于原始數(shù)據(jù)記錄表中 反復(fù)進(jìn)行三次反復(fù)進(jìn)行三次四、實驗步驟基礎(chǔ)力學(xué)實驗中心大連理工大學(xué)基礎(chǔ)力學(xué)實驗中心3、扭轉(zhuǎn)破壞試驗（一般金屬材料：試驗溫度、扭轉(zhuǎn)破壞試驗（一般金屬材料：試驗溫度10350C）對碳素結(jié)構(gòu)鋼試樣對碳素結(jié)構(gòu)鋼試樣 測量試樣尺寸測量試樣尺寸 用信號筆沿試樣軸向畫一條直線用信號筆沿試樣軸向畫一條直線 將試樣夾持到扭轉(zhuǎn)試驗機(jī)上將試樣夾持到扭轉(zhuǎn)試驗機(jī)上 施加扭矩施加扭矩 記錄屈服點扭矩和最大扭矩（記錄屈服點扭矩和最大扭矩（圖解法仲裁圖解法仲裁、指針法）、指針法） 扭轉(zhuǎn)速度：屈服前扭轉(zhuǎn)速度：屈服前30300/min，屈服后不大于，屈服后不大于7200/min對鑄鐵試樣對鑄鐵試樣 步驟同上

8、步驟同上 無屈服點扭矩?zé)o屈服點扭矩四、實驗步驟基礎(chǔ)力學(xué)實驗中心大連理工大學(xué)基礎(chǔ)力學(xué)實驗中心4、斷口分析、斷口分析觀察兩種材料扭轉(zhuǎn)破壞的斷口觀察兩種材料扭轉(zhuǎn)破壞的斷口根據(jù)斷口分析材料的扭轉(zhuǎn)破壞原因根據(jù)斷口分析材料的扭轉(zhuǎn)破壞原因四、實驗步驟基礎(chǔ)力學(xué)實驗中心碳素結(jié)構(gòu)鋼斷口碳素結(jié)構(gòu)鋼斷口 鑄鐵斷口鑄鐵斷口450大連理工大學(xué)基礎(chǔ)力學(xué)實驗中心1、求出測、求出測G所得數(shù)據(jù)差值所得數(shù)據(jù)差值A(chǔ)，并求出，并求出 。2、計算相對扭轉(zhuǎn)角增量值、計算相對扭轉(zhuǎn)角增量值 。3、計算、計算G。 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定用最小二乘法擬合直線標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定用最小二乘法擬合直線 4、計算碳素結(jié)構(gòu)鋼扭轉(zhuǎn)屈服點、抗扭強(qiáng)度；計算鑄鐵的、計算碳素結(jié)構(gòu)鋼扭轉(zhuǎn)屈服

9、點、抗扭強(qiáng)度；計算鑄鐵的抗扭強(qiáng)度?？古?qiáng)度。 （抗扭截面模量）（抗扭截面模量）五、實驗數(shù)據(jù)后處理基礎(chǔ)力學(xué)實驗中心AAKbpTLGIsstTWbbtTW316tdW大連理工大學(xué)基礎(chǔ)力學(xué)實驗中心5、數(shù)值修約要求、數(shù)值修約要求G：修約到：修約到 100MPa 強(qiáng)度：強(qiáng)度：0200MPa 修約到修約到 1MPa 2001000MPa 修約到修約到 5MPa 1000MPa 修約到修約到 10MPa剪切應(yīng)變：修約到剪切應(yīng)變：修約到 0.5 五、實驗數(shù)據(jù)后處理基礎(chǔ)力學(xué)實驗中心大連理工大學(xué)基礎(chǔ)力學(xué)實驗中心1、聯(lián)系兩種材料拉、壓破壞斷口形狀，說明材料破、聯(lián)系兩種材料拉、壓破壞斷口形狀，說明材料破壞的原因？壞的

10、原因？2、為什么測量材料彈性模量指標(biāo)和測量材料強(qiáng)度指、為什么測量材料彈性模量指標(biāo)和測量材料強(qiáng)度指標(biāo)所用的直徑計算方法不同？標(biāo)所用的直徑計算方法不同？六、思考題基礎(chǔ)力學(xué)實驗中心大連理工大學(xué)基礎(chǔ)力學(xué)實驗中心大連理工大學(xué)基礎(chǔ)力學(xué)實驗中心大連理工大學(xué)基礎(chǔ)力學(xué)實驗中心1 1、了解沖擊試驗的意義和用途、了解沖擊試驗的意義和用途檢驗材料動態(tài)力學(xué)性能的重要手段檢驗材料動態(tài)力學(xué)性能的重要手段暴露出材料在靜荷載作用下所檢驗不出的內(nèi)暴露出材料在靜荷載作用下所檢驗不出的內(nèi)部缺陷（如夾雜、收縮孔、晶粒大小等）部缺陷（如夾雜、收縮孔、晶粒大小等）低溫沖擊試驗可以顯示出臨界溫度和韌脆轉(zhuǎn)低溫沖擊試驗可以顯示出臨界溫度和韌脆轉(zhuǎn)

11、變溫度變溫度2 2、測定碳素結(jié)構(gòu)鋼和鑄鐵的沖擊功、測定碳素結(jié)構(gòu)鋼和鑄鐵的沖擊功基礎(chǔ)力學(xué)實驗中心一、實驗?zāi)康拇筮B理工大學(xué)基礎(chǔ)力學(xué)實驗中心1 1、能量守恒原理、能量守恒原理2 2、工程中衡量材料抗沖擊能力的指標(biāo)、工程中衡量材料抗沖擊能力的指標(biāo) 沖斷試件所需要能量的多少沖斷試件所需要能量的多少 （即沖擊吸收功）（即沖擊吸收功）3 3、一般采用擺錘式?jīng)_擊試驗機(jī)來測定、一般采用擺錘式?jīng)_擊試驗機(jī)來測定基礎(chǔ)力學(xué)實驗中心二、實驗原理大連理工大學(xué)基礎(chǔ)力學(xué)實驗中心基礎(chǔ)力學(xué)實驗中心二、實驗原理4 4、擺錘式試驗機(jī)原理、擺錘式試驗機(jī)原理將沖擊擺錘揚起一定高度，將沖擊擺錘揚起一定高度，然后釋放然后釋放在沖斷試樣后，擺錘還能在沖斷試樣后，擺錘還能擺起一定的高度擺起一定的高度兩次高度之差的勢能完全兩次高度之差的勢能完全被試件所吸收，此即稱為被試件所吸收，此即稱為沖擊功沖擊功K = GH0 GH1KV2、KU2、KV8、KU8大連理工大學(xué)基礎(chǔ)力學(xué)實驗中心基礎(chǔ)力學(xué)實驗中心三、實驗試樣標(biāo)準(zhǔn)夏比（標(biāo)準(zhǔn)夏比（charpy）沖擊試樣）沖擊試樣沖擊時試樣處