角可达10?以上。
a）低碳钢 b) 铸铁
图 4-2
图4-2b所示的铸铁试样扭转曲线可近似地视为直线(与拉伸曲线相似，没有明显的直线段)，试样破坏时的扭转变形比拉伸破坏时的变形要明显得多。
从扭转试验机上可以读取试样的屈服扭矩Ts和破坏扭矩Tb。由?s?Ts/WT和
3?b?Tb/WT计算材料的剪切屈服点?s和抗剪强度?b，式中：WT??d0/16为试样截面
的抗扭截面系数。
需要指出的是，对于塑性材料，采用实心圆截面试样测量得到的剪切屈服点?s和抗剪强度?b，高于薄壁圆环截面试样的测量值，这是因为实心圆截面试样扭转时横截面切应力分布不均匀所致。
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Ts要大一些，对于破坏扭矩Tb也会有同样的情况。
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。图4-3a所示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；图4-3b所示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。
图 4-3
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材料的切变模量G遵照国家标准(GB/T 10128—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，扭矩厂与扭转角中之间的关系符合
4扭转变形的胡克定律??Tl/GIp，式中：IP??do/32为截面的极惯性矩。当试样长
度l和极惯性矩Ip均为已知时，只要测取扭矩增量ΔT和相应的扭转角增量ΔΦ，可由式
?T?l G????Ip计算得到材料的切变模量。实验通常采用多级等增量加载法，这样不仅可以避免人为读取数据产生的误差，而且可以通过每次载荷增量和扭转角增量验证扭转变形胡克定律。
注意到三个弹性常数E，μ，G之间的关系Gtr?E，由材料手册查得材料的
2(1??)弹性模量E和泊松比μ，计算得到材料的切变模量Gtr，如将计算值Gtr取作真值，可将测试得到的G值与Gtr值进行比较，检验测试误差。 四、实验步骤
1．测量试样直径d0，长度L；
2．装夹试样（操作方法参见试验机使用手册）；
3．进入PowerTest软件，选择剪切弹性模量测定试验方案； 4．按软件“运行”键，开始试验。 5．记录多级等增量加载实验数据。 6．选择金属扭转破坏试验方案。 7．按软件“运行”键，开始试验。
8．试样被扭断后停机，取下试样，注意观察试样破坏断口形貌。 9．记录实验数据。
10．请指导教师检查原始记录并签字后，结束实验。将试验机复位并整理现场。 五、实验注意事项
1．推动试验机移动支座时，切忌用力过大，以免损坏试样或传感器。
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2．进入软件前请确定试验机电源已打开。 3．退出软件前请确定试验机电源已关闭。 六、思考题
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450螺旋断裂面？
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。
3．圆截面试样拉伸试验屈服点和扭转试验剪切屈服点有什么区别和联系？ 4．切变模量G的物理意义。
5．用拉伸（压缩）试验能否间接测量材料的切变模量G？
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实验五 电阻应变片的粘贴技术及测试的桥路变换实验
一、实验目的
1．初步掌握应变片的粘贴、接线和检查等技术。 2．认识粘贴质量对测试结果的影响。
3．认识1/4桥路、1/2桥路、全桥路的接线法及相互关系。 二、实验要求
1．每人一根试验钢梁、一块温度补偿钢块和若干枚电阻应变片（预计6片）。在试验钢梁上(沿其轴线方向)上表面、下表面和温度补偿钢块上各贴两枚应变片(图5-1)。
图 5-1
2．用自己所贴的应变片进行规定内容的测试。 三、实验设备和仪器
1．数字万用表、电阻应变仪、微机控制电子万能试验机。 2．游标卡尺、钢直尺、烙铁。 四、应变片粘贴工艺
1．筛选应变片
应变片的外观应无局部破损，丝栅或箔栅无锈蚀斑痕。用数字万用表逐片检查阻值（120Ω），同一批应变片的阻值相差不应超过出厂规定的范围（小于0.2Ω）。
2．处理试件表面
在贴片处处理出不小于应变片基底面积3倍的区域。处理的方法是：用细砂纸打磨出与应变片粘贴方向成450的交叉纹(有必要时先刮漆层，去除油污，用细砂纸打磨锈斑)。用钢针或铅笔画出贴片定位线。再用蘸有少量丙酮（或无水酒精、四氯化碳等）
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的脱脂棉球将贴片表面擦洗干净，清洁面积应大于处理面积，且清洁时应从中心逐渐向外擦，棉球脏后要更换新的，直至棉球洁白为止。 3．粘贴应变片
一手用镊子镊住（或左手拇指和食指夹住）应变片引出线，一手拿502胶瓶，在应变片底面上涂一层粘结剂，并立即将应变片放置于试件上(切勿放反)，且使应变片基准线对准定位线。用一小片聚四氟乙烯薄膜盖在应变片上，用手指均匀按压应变片，从有引线的一端向另一端沿轴线方向滚压，以挤出多余的粘结剂和气泡。注意此过程要避免应变片滑移或转动。保持1-2min后，由应变片的无引线一端向有引线一端，沿着与试件表面平行方向轻轻揭去聚四氟乙烯薄膜。用镊子将引出线与试件轻轻脱开，检查应变片是否为通路。（有条件的可使用红外线灯烘烤，提高粘接强度，但要避免聚热。）
4．焊接与固定导线
应变片与应变仪之间，需要用导线(视测量环境选用不同的导线——双芯多股铜芯塑料电缆、屏蔽电缆)连接。用胶纸带或其他方法把导线固定在试件上。应变片的引出线（注意其下部垫一小块绝缘胶布或透明胶带；焊接时不宜拉的过紧，最好有一定的弧形）与导线之间，通过粘贴在电阻应变片附近的接线端子片连接(图5-2)。连接的方法是用电烙铁焊接，焊接要准确迅速，防止虚焊。
图 5-2
5．检查与防护
用数字万用表检查各应变片的电阻值（是否断路），检查应变片与试件间的绝缘电阻（是否短路）。如果检查无问题，应变片要作较长时间的保留，作好防潮与保护措施。防护方法的选择取决于应变片的工作条件、工作期限及所要求的测量精度。常温下可用具有良好防潮、防水功能的703硅橡胶均匀涂在电阻应变片上，涂敷面积要大于应变片基底，经8小时即可固化。也可用医用凡士林、炮油或二硫化钼等材料代替。
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