压缩和扭转实验(08.2)

压缩和扭转实验重庆大学力学实验教学中心（验证性实验）金属材料压缩和扭转实验材料力学第二次实验一、实验目的金属材料压缩和扭转实验1、测定低碳钢压缩屈服点ssc；铸铁抗压强度sbc。2、测定低碳钢扭转剪切弹性模量G、屈服强度ts、强度极限tb；铸铁扭转强度极限tb。二、实验仪器1、液压电子万能材料试验机。2、电子扭转试验机。3、0.02mm游标卡尺。金属材料压缩和扭转实验1．扭转试样—采用标准圆形试样l0=10d0长试样l0=5d0短试样2.压缩试样—采用标准圆柱体试样d0h0实验试样l0d0h0=（1-3）d0金属材料压缩和扭转实验（强度指标）0scscAFs屈服点1．压缩实验——低碳钢和铸铁（两种典型金属材料）①低碳钢压缩时的力学性能：试样装在试验机上，受到轴向压力F作用，试样产生变形量。两者之间的关系如图。低碳钢压缩时的弹性模量和屈服都与拉伸时大致相同。仍然有弹性阶段、屈服阶段和强化阶段。思考：能否得到低碳钢压缩时的强度极限？σbcOFDlFsc拉伸低碳钢压缩曲线压缩三、实验原理lD②铸铁压缩时的力学性能：铸铁压缩没有明显直线部分，没有屈服现象。仍然在较小变形下突然破坏。铸铁、混凝土、石料等脆性材料，抗压强度远高于抗拉强度。适合作为抗压零件的材料。OFDl拉伸Fbc铸铁压缩曲线压缩试样装在试验机上，受到轴向压力F作用，试样产生变形量。两者之间的关系如图。0bcbcAFs抗压强度（强度指标）金属材料压缩和扭转实验lD低碳钢压缩变形，不会断裂，由于受到上下两端摩擦力影响，形成“鼓形”。铸铁在较小变形下断裂，略成“鼓形”。断面的法线与轴线成45—55度。tmax引起压缩实验——观察现象45—55度断面法线轴线金属材料压缩和扭转实验金属材料压缩和扭转实验2．扭转实验——低碳钢和铸铁（两种典型金属材料）低碳钢、铸铁扭转力学性能：试样装在试验机上，受到扭矩T作用，试样产生扭转变形——即扭转角。两者之间的关系如图。低碳钢仍然有弹性阶段、屈服阶段和强化阶段。TOTsTb低碳钢扭转曲线屈服强度pssWTt（强度指标）强度极限pbbWTt（强度指标）铸铁没有明显直线部分，没有屈服变形。铸铁扭转曲线OTTbDDD低碳钢扭转剪切弹性模量G金属材料压缩和扭转实验材料在弹性范围内服从剪切虎克定律，其剪应力、剪应变成正比关系：用扭角仪测量变形量为扭角仪夹持间距离0lmml1000tG则：DtDPIlTG0扭角仪金属材料压缩和扭转实验将扭角计安装在试样上，受力后所产生的变形量与扭矩之间的线性关系由计算机显示，如下图。求出直线上a、b两点的扭力和变形量，用增量法，计算剪切弹性模量G。用增量法，计算式为：上式中，050lmmOba试验方法：（扭矩增量）（变形量增量）TD)(0DDDPIlTG)(DDTDabTTTDabDDDD)(324dIP为极惯性矩金属材料压缩和扭转实验铸铁在较小变形下破坏，呈螺旋面，断面与轴线成45度。扭转实验——观察现象螺旋断面，拉应力引起平面断口，剪应力引起低碳钢扭转破坏后，断口在横截面上，呈平面断口。低碳钢铸铁轴线1．测量试样原始尺寸：直径d0。四、实验步骤2．安装试样，进行加载，测出试样压缩时屈服载荷Fs、最大载荷Fb；3．观察并描述试样压缩和扭转破坏后断口特点。实验报告要求1．计算两种材料压缩、扭转强度指标及低碳钢扭转剪切弹性模量G。2．描述两种材料压缩、扭转破坏后断口特点,分析断口破坏原因。3．通过实验，综合比较材料在拉伸、压缩、扭转时的力学性能。4．强度指标以MPa为单位（）,并保留3位有效数字。2/11mmNMPa金属材料压缩和扭转实验测出试样扭转时的屈服扭矩Ts和最大扭矩Tb。