工程中,有許多構(gòu)件在工作時出現(xiàn)隨時間作交替變化的應力,構(gòu)件產(chǎn)生交變應力的原因,有的是由于載荷的大小、位置或方向隨時間作交替的變化;有的雖然載荷不隨時間而改變,但構(gòu)件本身在旋轉(zhuǎn)。
常溫、靜載條件下,測試材料受扭轉(zhuǎn)變形的力學指標,是一項重要的力學實驗。通過試驗,可以測定材料的抗扭屈服強度(屈服極限)、抗扭強度(強度極限)及切變模量等力學性能指標。這些性能指標對承受扭轉(zhuǎn)變形的材料進行力學分析計算、工程設計、選擇材料和新材料開發(fā)都有重要的作用。
力創(chuàng)(LETRY)公司開發(fā)研制了我國內(nèi)首要臺全數(shù)字式微機控制扭轉(zhuǎn)試驗機,主要用于檢測、研究金屬材料及其構(gòu)件的扭轉(zhuǎn)機械性能試驗。
金屬材料的室溫扭轉(zhuǎn)實驗通過對試樣(低碳鋼和鑄鐵)施加扭矩,測量扭矩及其相應的扭角(一般扭至斷裂),從記錄的扭轉(zhuǎn)曲線(扭矩—扭角曲線或扭矩—夾頭轉(zhuǎn)角曲線)上讀出試樣扭斷前所承受的最大扭矩??紤]到材料剛開始進入屈服時的外扭矩值很難精確判定,因此,一般均根據(jù)全面屈服時測定的外扭矩值來計算扭轉(zhuǎn)切應力。
對于抗剪強度低于抗拉強度的材料(低碳鋼),破壞是首先從桿的最外層沿橫截面放生剪斷而產(chǎn)生的。對于抗拉強度低于抗剪強度的材料(鑄鐵),破壞是首先在桿的最外層沿著與桿軸線約成45º傾角的螺旋形曲面發(fā)生拉斷而產(chǎn)生的。
試驗原理:
使直桿發(fā)生扭轉(zhuǎn)的外力,是一對大小相等、轉(zhuǎn)向相反、作用面垂直于桿軸線的外力偶。在這種外力偶作用下,桿表面的縱向線將變成螺旋線,即發(fā)生扭轉(zhuǎn)變形。當發(fā)生扭轉(zhuǎn)的桿是等直圓桿時,桿的物性和橫截面幾何形狀具有極對稱性,桿的變形滿足平面假設(橫截面像剛性平面一樣繞軸線轉(zhuǎn)動),這是扭轉(zhuǎn)問題中最簡單的情況。