第三章 其他静加载下的力学性能 anc 课 材料科学与工程学院王泓主编
第三章 其他静加载下的力学性能
52扭转武验 5,2/,力应变分祈 anc 课 材料科学与工程学院王泓主编
3.2 扭转试验 3.2.1 应力应变分析
M anc 课 材料科学与工程学院王泓主编
塑性变形区 弹性变形区 课 材料科学与工程学院王泓主编
切力切应交 在弹性变形芭固角,材桦力学给出 了圆杆表面的如力计算公式如下 =M/W anc 课 材料科学与工程学院王泓主编
切应力 切应变 • 在弹性变形范围内，材料力学给出 了圆杆表面的切应力计算公式如下 • τ=M / W （3-1）
式中花扭矩,形截面系数。对于实心杆, =x25/的,对于空心国杆,花x23-mhm /在其中外奁,函由奁。 因切力作用而在圆杆表面产生的切威变 网·“式中a历杆表面日一平行于御疼的直残 邮作用面的赛度,见3hm单为转用 课西的火威 材料科学与工程学院王泓主编
•式中M为扭矩；W为截面系数。对于实心圆杆， W＝πd03／16；对于空心圆杆,W=πd03(1-d14/d04) ／16,其中d0为外径，d1为内径。 •因切应力作用而在圆杆表面产生的切应变为 •γ=tgα=φd0/2l0×100％ （3-2） •式中α为圆杆表面任一平行于轴线的直线因τ 的作用而转动的角度,见图3-1(a)；φ为扭转角;l0 为杆的长度
522扭试验及测定的力学性能 扫绺试验釆用國控形实心或空心/试件在扭猎试 验机上进行。拟猎试件如图5-2所示1路!标距为12mm 有时也用标距m的短试件。 M anc 课 扭转角φ 材料料学与工程学院王泓主编
3.2.2 扭转试验及测定的力学性能 扭转试验采用圆柱形(实心或空心)试件, 在扭转试 验机上进行。扭转试件如图3-2所示(略), 标距为100mm； 有时也采用标距为50mm的短试件。 0 0 K M Mb M 0.3 M E p 扭 矩 M 扭 转角
算吃下的方 利用扫转,确定材料的如变模望分 扫转比例椒限工。转屈酸度乙以 和搅扭据度 如变棋重 G=7/y=32M0/(中d 扭猎比州极限 M/W 式中扫曲线开始缅离应线时的矩。 扫猎屈照面度7a.3 T3=Mn3/∥ (3-5) anc 课 式中张么残余担转切应变为3%时的柜 材料科学与工程学院王泓主编
利用扭转图，确定材料的切变模量G， 扭转比例极限τp , 扭转屈服强度τ0.3 , 和抗扭强度 切变模量 • G =τ/γ=32Ml0／(πΦd0 4 ) 3-3) • 扭转比例极限τ p • τ p=Mp/W (3-4) • 式中Mp为扭转曲线开始偏离直线时的扭矩。 • 扭转屈服强度τ0.3 • τ0.3 = M0.3 /W (3-5) • 式中M0.3为残余扭转切应变为0.3%时的扭矩
拢扭强度 7∠=My 5-6 式中花为试件断裂前的晨大柜。 三325只扭转试验的持点及反用 扫猎时力次志的杀度系数较大,因而可用子测定那些 在伸时表现西脆性的材料,如火低温回大工具钢帕塑 20国试件在扭猎试验时,整个长度上的塑性变形始终是 的力的,其截面及标距长度墓中保持不安,不会出现静拉 伸时试件上发芏的颈缩现录。因此,可用担拷试验碲她 络则定方塑性衬的支形拢力和支形能力,而这在单向 课 或压试验时是以做到的。 l扫拷试验可以嘀地区尔材的断裂方式,正断或如 断 材料科学与工程学院王泓主编
抗扭强度 τb=Mb /W (3-6) 式中Mb为试件断裂前的最大扭矩。 • 3.2.3 扭转试验的特点及应用 • (1)扭转时应力状态的柔度系数较大，因而可用于测定那些 在拉伸时表现为脆性的材料，如淬火低温回火工具钢的塑 性。 • (2)圆柱试件在扭转试验时，整个长度上的塑性变形始终是 均匀的，其截面及标距长度基本保持不变，不会出现静拉 伸时试件上发生的颈缩现象。因此，可用扭转试验精确地 测定高塑性材料的变形抗力和变形能力，而这在单向拉伸 或压缩试验时是难以做到的。 • (3)扭转试验可以明确地区分材料的断裂方式，正断或切 断
l4扭转试验时,试件截面上的应力应变分市 表明,它将对金属袁面陷黑示猥大啪赦感 性,因此,可利用扭转试验研完武捡验工件 处理的表面质量和各种表面化工艺的数 累。 5扭转试验时,试件受到餐大的如应力,因 而还被广她应用于研宠育关和始塑性变形 网的浓同时性帕同题,如弹性后数、弹性(后 2及由老等 POLYTCHA 课 材料科学与工程学院王泓主编
(4)扭转试验时，试件截面上的应力应变分布 表明，它将对金属表面缺陷显示很大的敏感 性．因此，可利用扭转试验研究或检验工件 热处理的表面质量和各种表面强化工艺的效 果。 (5)扭转试验时，试件受到较大的切应力，因 而还被广泛地应用于研究有关初始塑性变形 的非同时性的问题，如弹性后效、弹性滞后 以及内耗等．