扭转轴应力分析教学方法的研讨

作为材料力学四种基本变形模式之一,扭转问题所占篇幅较少,但从教师教学设计、讲授与学生理解的角度是较为困难的部分。本文尝试改变讲解顺序,先由特殊的薄壁圆管引入,再组合扩展至一般的空心与实心圆轴,体现由浅入深的渐进思路;利用非圆闭口薄壁杆扭转应力和变形特点定性讨论平面假设适用范围,强化扭转应力分析特征。

实心圆试件扭转试验确定大应变本构关系

提出并完成了通过实心圆轴扭转试验建立大应变本构关系的方法．它比单向拉伸试验所 得到的本构关系更为精确．因拉伸实验变形较大时试件伸长和变细对测量结果有影响；尤其在 “颈缩”后，很难对有关力学量作有效测量和分析．即扭转本构关系的描绘更为完整．以低碳钢 为例，扭转本构关系所描述的有效区间比拉伸本构关系大十余倍．该方法将有利于探讨研究更 大应变下的材料力学行为．

实心圆轴扭转测定本构关系的概念和方法

本文提出了实心圆轴扭转试验建立有限应变本构关系(τ-γ曲线)的概念,并在文[1]工作的基础上完成了通过实心圆轴扭转试验建立文献[6]形式的有限应变本构关系的方法.它比单向拉伸试验所得到的本构关系更为精确.因拉伸实验变形较大时试件伸长和变细对测量结果有影响,尤其在"颈缩"后,很难对有关力学量作有效测量和分析.扭转本构关系的描绘也更为完整.以低碳钢为例,扭转本构关系所描述的有效范围比拉伸本构关系大十余倍.本文方法将有利于探讨研究更大应变下的材料力学行为.

扭转圆轴Swift效应试验及微观机理分析

对低碳钢和紫铜材料进行了实心圆轴扭转试验,研究了金属材料在大变形扭转过程中的Swift效应,即试件在扭转过程中径向尺寸和轴向尺寸的改变。并对两种材料试件断口的电镜扫描图片进行了分析,讨论了Swift效应产生的原因。分析结果表明,金属材料在扭转过程中存在较明显的Swift效应,铜的Swift效应比碳钢的大。在进行金属材料大应变扭转问题分析时Swift效应应予以考虑。