低碳钢扭转破坏实验、剪切弹性模量测定 一、实验目的和要求 1、测定低碳钢的剪切屈服点s 、剪切强度b ，观察扭矩-转角曲线（T曲线）。 2、观察低碳钢试样扭转破坏断口形貌。 3、测定低碳钢的剪切弹性模量 G。 4、验证圆截面杆扭转变形的胡克定律（pGITl /）。 5、依据低碳钢的弹性模量,大概计算出低碳钢材料的泊松比。 二、试验设备和仪器 1、微机控制扭转试验机。 2、游标卡尺。 3、装夹工具。 三、实验原理和方法 遵照国家标准（GB/T10128-1998）采用圆截面试样的扭转试验，可以测定各种工程材料在纯剪切情况下的力学性能。如材料的剪切屈服强度点s 和抗剪强度b 等。圆截面试样必须按上述国家标准制成（如图 1-1 所示）。 试验两端的夹持段铣削为平面，这样可以有效地防止试验时试样在试验机卡头中打滑。 图 1-1 试验机软件的绘图系统可绘制扭矩-扭转角曲线，简称扭转曲线（图 1-2 中的曲线）。 低碳钢扭转破坏实验、剪切弹性模量测定 图 3-2 从图 1-2 可以看到，低碳钢试样的扭转试验曲线由弹性阶段（oa 段）、屈服阶段（ab 段）和强化阶段（cd 段）构成，但屈服阶段和强化阶段均不像拉伸试验曲线中那么明显。由于强化阶段的过程很长，图中只绘出其开始阶段和最后阶段，破坏时试验段的扭转角可达1 0以上。 从扭转试验机上可以读取试样的屈服扭矩sT 和破坏扭矩bT 。由和TssWT4/3计算材料的剪切屈服强度s 和抗剪强度b ，式中：1 6/30dWT为试样截面的抗扭截面系数。 当圆截面试样横截面的最外层切应力达到剪切屈服点s 时，占横截面绝大部分的内层切应力仍低于弹性极限，因而此时试样仍表现为弹性行为，没有明显的屈服现象。当扭矩继续增加使横截面大部分区域的切应力均达到剪切屈服点s 时，试样会表现出明显的屈服现象，此时的扭矩比真实的屈服扭矩sT 要大一些，对于破坏扭矩也会有同样的情况。 图 1-3 所示为低碳钢试样的扭转破坏断口，破坏断面与横截面重合，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 1-3 低碳钢扭转破坏实验、剪切弹性模量测定 材料的剪切弹性模量G 遵照国家标准（GB/T10128-1988 ）可由圆截面试样的扭转试验测定。在弹性范围内进行圆截面试样扭转试验时，扭矩和扭转角之间的关系符合扭转变形的胡克定律pGITl，式中：3240dIP为截面的极惯性矩。当试样长度 l 和极惯性矩PI 均为已知时，只要测取扭矩增...
