低碳钢和铸铁扭转试验-实验室报告

进行扭转试验

1. 低碳钢试样
2. 铸铁试样

目的：

1. 研究材料的剪应力-剪应变行为。
2. 研究这些材料在扭转过程中的破坏模式。
3. 测定力学性能，如弹性模量、刚度模量、抗剪强度、剪应变和扭转延性。

仪器：

1. 10吨巴克顿万能试验机
2. 游标卡尺
3. 钢尺

试验程序：

1. 注意尺寸并绘制试样的形状。
   （注意有效长度、总长度、直径等）
2. 将试样固定在10吨Buckton UTM中。
3. 采用扭转控制法（另一种是扭转应变控制法）
4. 要对样品施加扭转，逆时针旋转手柄以获得所需的扭转度。机器的一个完整循环将产生4°的扭曲。
5. 机器的平衡臂会再次受到干扰。试着用有关的手柄来平衡它，并记下平衡负载的值。
6. 重复相同的步骤，增加“扭曲”值，直到构件发生故障。
   杆臂=50.8mm
   扭矩=杆臂x负载16T
   
7. 检查试件的失效模式，并在失效后绘制草图。（铸铁相同）

• ACI代码安全
• 配筋率RC的缺点
• 工作应力设计
• 双重加固设计
• 预制混凝土施工碾压混凝土设计程序
• 加固手册
• 混凝土中的钢筋详图

观察和计算：

相关理论：

1.扭矩：

偶或力的扭转效应称为力矩。用双头箭头表示。

2.扭转：

在垂直于构件纵轴的平面上施加的扭矩称为
扭转。

3.力矩与力矩之差：

4.扭矩：

它是截面左侧或右侧扭矩的总和。

5.弯曲理论：

6.扭转理论：

假设：

1. 材料是均匀的。
2. 圆形截面保持圆形且不扭曲。
3. 垂直于其纵轴的材料平面截面在施加扭矩后保持平面且不扭曲。
4. 轴在垂直于平面纵轴的平面上受力偶或扭矩的作用。
5. 剪应力与剪应变成正比，说明虎克定律是适用的。
6. 在受扭矩作用的圆轴中，剪切应变呈线性变化。

哪里，

T，剪应力，MPa
R，轴的半径（mm）。
T，扭转力矩。
J，极惯性矩。
G，刚度模量。
θ扭曲角度。
L，试样/轴的长度

7.极惯性矩：

X-sec的几何刚度称为极惯性矩。它是抗扭转的阻力，是关于x轴的2个面积矩的总和。

圆形截面：

对于空心轴：

扭转刚度/刚度模量/剪切弹性模量：

当材料受到纯扭转载荷时，剪切应力与剪切应变曲线的斜率称为刚度模量（剪切弹性模量，扭转刚度）

9.毒物比例：

当材料承受轴向载荷时，横向应变与纵向应变之比，且始终小于1。

10.低碳钢拉伸屈服强度与扭转屈服强度之间的关系：

简单拉伸屈服应力和纯剪切屈服应力之间的关系可以从VON MISES的屈服准则中找到。

11.抗扭强度：

• 它是承受扭转载荷的材料的极限强度。
• 它是材料在断裂前承受的最大扭转应力。
• 它与抗拉强度相似。

12.扭转变形：

扭转试验中由规定扭矩引起的试样角位移。它等于以弧度表示的扭曲角除以标距长度或有效长度。

13.扭转应变，y：

扭转试验中规定扭矩对应的应变。它等于扭转变形乘以轴的半径。单位是弧度。

14.扭转应力，T：

在圆轴扭转试验中，在承受规定扭矩的材料中产生的剪应力。可以使用表达式计算。

15.低碳钢和铸铁试样的预期失效及原因：

韧性材料的扭转断裂通常发生在垂直于杆轴的最大剪应力平面内，而脆性材料的断裂则发生在垂直于杆轴的45°平面内，原因是该平面上的拉伸应力。