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实验四实验四金属扭转破坏实验、剪切弹性模量测定一、实验目的测定低碳钢的剪切屈服点T、抗剪强度T和铸铁的抗剪强度\,观察扭矩一sbb扭转角曲线（T-0曲线）。观察两类材料试样扭转破坏断口形貌，并进行比较和分析。测定低碳钢的切变模量G。验证圆截面杆扭转变形的胡克定律（①=Tl/GI）p二、实验设备和仪器微机控制扭转试验机。游标卡尺等三、实验数据及处理弹性模量三、实验数据及处理弹性模量E=210GPa泊松比卩=0.28材料标距l0(mm)直径d0(mm)平均极惯性矩1P（mm4）截面I截面II截面III12平均12平均12平均低碳钢509.989.989.9810.0210.0210.029.989.989.98997.331铸铁509.829.829.829.829.829.829.829.829.82912.484实验前195.662185.842最小抗扭截面模量wt（mm3）低碳钢剪切弹性模量测定扭矩T(N・m)扭矩T(N・m)扭转角申(o)扭转角增量人申（o）at-1=83・103GPaPG—G82.03GPa；相对误差(％)=亠实x100%=G理-1.31%载荷一变形曲线（F—Al曲线）及结果低碳钢断口形状a)b)实验记录实验结果屈服扭矩T=38.545S断口形状a)b)实验记录实验结果屈服扭矩T=38.545S破坏扭矩Tb=96.70b屈服极限T=196.99MPas强度极限Tb=491.15MPa破坏扭矩Tb=54-491强度极限Tb=293.21MPa四、问题讨论（1）为什么低碳钢试样扭转破坏断面与横截面重合，而铸铁试样是与试样轴线成45o螺旋断裂面？低碳钢试样和铸铁试样的扭转破坏断口形貌有很大的差别。低碳钢试样的断面与横截面重合，断面是最大切应力作用面，断口较为平齐，可知为剪切破坏；铸铁试样的断面是与试样轴线成450角的螺旋面，断面是最大拉应力作用面，断口较为粗糙，因而是最大拉应力造成的拉伸断裂破坏（2）根据低碳钢和铸铁拉伸、压缩、扭转试验的强度指标和断口形貌，分析总结两类材料的抗拉、抗压、抗剪能力。低碳钢为塑性材料，抗压屈服极限与抗拉屈服极限相近，此时试件不会发生断裂，随荷载增加发生塑性形变；铸铁为脆性材料，抗压强度远大于抗拉强度，无屈服现象。压缩试验时，铸铁因达到剪切极限而被剪切破坏。通过试验可以发现低碳钢材料塑性好，其抗剪能力弱于抗拉；抗拉与抗压相近。铸铁材

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