1GB/T10128—202×/ISO18338:2021金屬材料室溫扭轉(zhuǎn)試驗方法本文件規(guī)定了金屬材料室溫扭轉(zhuǎn)試驗方法的術(shù)語、符號、原理、試樣、試驗設(shè)備、性能測定、測得性能數(shù)值的修約和試驗報告。本文件適用于金屬材料的室溫下測定其扭轉(zhuǎn)力學(xué)性能。2規(guī)范性引用文件下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對應(yīng)的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。GB/T2975鋼及鋼產(chǎn)品力學(xué)性能試驗取樣位置及試樣制備（GB/T2975-2018,ISO377:2017,MOD）GB/T8170數(shù)值修約規(guī)則與極限數(shù)值的表示和判定GB/T10623金屬材料力學(xué)性能試驗術(shù)語（GB/T10623-2008，ISO23718:2007，MOD）GB/T12160金屬材料單軸試驗用引伸計的標(biāo)定（GB/T12160-2019,ISO9513:2012,IDT）JJG269扭轉(zhuǎn)試驗機3術(shù)語和定義GB/T10623界定的以及術(shù)語及定義適用于本文件。3.1扭轉(zhuǎn)計標(biāo)距troptometergaugelength用扭轉(zhuǎn)計測量試樣扭角所使用試樣平行部分的長度。3.2扭矩torqueT產(chǎn)生或傾向于產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)或扭轉(zhuǎn)的力矩。3.3最大扭矩maximumtorque試樣在屈服階段之后所能抵抗的最大扭矩。對于無明顯屈服的（連續(xù)屈服）金屬材料，為試驗期間的最大扭矩。3.4扭轉(zhuǎn)角angleoftwist?在標(biāo)距長度上垂直于試樣縱軸的兩個平面之間測量的相對旋轉(zhuǎn)角。3.5剪切角shearangleΨ2GB/T10128—202×/ISO18338:2021試樣表面沿標(biāo)距的剪切位移產(chǎn)生的角度3.6剪切應(yīng)力shearstressτ試驗期間任意時刻的扭矩T，除以原始極截面模量Wp3.7剪切位移shearingdisplacementΔL圓柱體或管半徑通過扭轉(zhuǎn)角掃過的弧長，也等于掃過剪切角的標(biāo)距長度。3.8剪切應(yīng)變shearstrainY基于標(biāo)距長度，試驗過程中任何時刻的剪切位移增量ΔL，表示為標(biāo)距長度Le的百分比，或等于剪切角Ψ的切線。3.9斜率slope剪切應(yīng)力-剪切應(yīng)變曲線的線彈性部分的斜率。3.10規(guī)定塑性扭轉(zhuǎn)強度torsionalproofstrength,plastictorsionτp扭轉(zhuǎn)試驗中，試樣標(biāo)距部分外表面上的塑性切應(yīng)變達(dá)到規(guī)定數(shù)值時的剪切應(yīng)力。3.11扭轉(zhuǎn)屈服強度torsionalyieldstrength當(dāng)金屬材料呈現(xiàn)屈服現(xiàn)象時，在試驗期間達(dá)到塑性發(fā)生而扭矩不增加的應(yīng)力點，應(yīng)區(qū)分上屈服強度和下屈服強度。3.11.1扭轉(zhuǎn)上屈服強度uppertorsionalyieldstrength扭轉(zhuǎn)試驗中，試樣發(fā)生屈服而扭矩首次下降前的最高切應(yīng)力。3.11.2扭轉(zhuǎn)下屈服強度lowertorsionalyieldstrengthGB/T10128—202×/ISO18338:2021扭轉(zhuǎn)試驗中，在屈服期間不計初始瞬時效應(yīng)時的最低切應(yīng)力。3.12抗扭強度torsionalstrengthτmτ相應(yīng)最大扭矩Tm的切應(yīng)力。3.13最大塑性切應(yīng)變maximumplasticshearstrain試樣扭斷時其外表面上的最大塑性切應(yīng)變。3.14真實規(guī)定塑性扭轉(zhuǎn)強度referencetorsionalproofstrength,plastictorsionτ扭轉(zhuǎn)試驗中，圓柱形試樣標(biāo)距部分外表面上的規(guī)定塑性切應(yīng)變達(dá)到規(guī)定數(shù)值時，按納達(dá)依公式計算的切應(yīng)力。3.15真實抗扭強度referencetorsionalstrengthτ扭轉(zhuǎn)試驗中，圓柱形試樣扭斷時，按納達(dá)依公式計算的最大切應(yīng)力。圖1扭轉(zhuǎn)試樣的參數(shù)及符號4符號和說明本文件使用的符號和相應(yīng)的說明見表1。表1符號和說明GB/T10128—202×/ISO18338:20214dT?Ψτaγ%%γp%%?2.GB/T10128—202×/ISO18338:20215原理對試樣施加扭矩，測量扭矩及其相應(yīng)的扭角，一般扭至斷裂，以便測定本標(biāo)準(zhǔn)定義的一項或幾項扭轉(zhuǎn)力學(xué)性能。6試樣6.1試樣形狀和尺寸6.1.1圓柱形試樣圓柱形試樣的形狀和尺寸見圖2。試樣頭部形狀和尺寸應(yīng)適應(yīng)試驗機夾頭夾持。推薦采用直徑為10mm，標(biāo)距分別為50mm和100mm，平行長度分別為70mm和120mm的試樣。如采用其它直徑的試樣，其平行長度應(yīng)為標(biāo)距加上兩倍直徑。圖2圓柱形試樣g夾持端p塞頭圖3管形試樣GB/T10128—202×/ISO18338:20216g夾持端R注：從夾持限制線到圓弧部分，塞頭的直徑圖4管形試樣塞頭6.1.2管形試樣管形試樣的形狀和尺寸見圖3。管形試樣的平行長度應(yīng)為標(biāo)距加上兩倍外直徑。其外直徑和管壁厚度的尺寸公差及內(nèi)外表面粗糙度應(yīng)符合有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和協(xié)議要求。試樣應(yīng)平直，試樣兩端應(yīng)間隙配合塞頭，塞頭不應(yīng)伸進(jìn)其平行長度內(nèi)。塞頭的形狀和尺寸見圖4。6.1.3試樣的制備應(yīng)按照不同材料的相關(guān)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)要求截取樣坯和制備試樣。如果適用，試樣應(yīng)滿足GB/T2975中拉伸試樣的要求。7原始橫截面尺寸的測量7.1圓柱形試樣圓柱形試樣應(yīng)在標(biāo)距兩端及中間處兩個相互垂直的方向上各測一次直徑，并取其算術(shù)平均值，取用3處測得直徑的算術(shù)平均值計算試樣的極慣性矩；取用3處測得直徑的算術(shù)平均值中的最小值計算試樣的截面系數(shù)。7.2管形試樣管形試樣應(yīng)在其一端兩個相互垂直的方向上各測一次外徑，取其算術(shù)平均值。在同一端兩個相互垂直的方向上測量四處管壁厚度，取其算術(shù)平均值。取用測得的平均外直徑和平均管壁厚度計算管形試樣的極慣性矩和截面系數(shù)。8試驗設(shè)備的準(zhǔn)確度8.1試驗機8.1.1試驗時試驗機兩夾頭之一應(yīng)能沿軸向自由移動，對試樣無附加軸向力，兩夾頭保持同軸。8.1.3應(yīng)針對測定中使用的扭矩范圍對試驗機的指示扭矩值進(jìn)行定期校準(zhǔn)，相對誤差不應(yīng)超過±GB/T10128—202×/ISO18338:20218.2扭轉(zhuǎn)計8.2.1這里使用的扭轉(zhuǎn)計采用伸長計來測量由試樣的角位移引起的線性位移。基于其他原理或使8.2.2扭轉(zhuǎn)計應(yīng)牢固地裝夾在試樣上，且在試驗過程中不得打滑。扭轉(zhuǎn)計標(biāo)距的相對誤差不得大9試驗條件9.1試驗一般在室溫10℃~35℃范圍內(nèi)進(jìn)行。對溫度要求嚴(yán)格的試驗，試驗溫度應(yīng)為23℃±5℃。9.2扭轉(zhuǎn)速度：屈服前應(yīng)在0.00087rad/s到0.0087rad/s(0.05°/sto0.5°/s)范圍內(nèi)，屈服后不大于12°/s。扭轉(zhuǎn)速度的改變應(yīng)無沖擊。10性能測定剪切應(yīng)力應(yīng)通過扭轉(zhuǎn)試驗測得的扭矩按照公式（1）計算得到：對于圓柱形試樣:對于管形試樣:剪切應(yīng)變應(yīng)通過扭轉(zhuǎn)試驗測得的扭轉(zhuǎn)角按照公式（4）計算得到：GB/T10128—202×/ISO18338:20218或剪切應(yīng)變按照公式（5）計算得到:圖5τY曲線彈性部分斜率的測定GB/T10128—202×/ISO18338:20219應(yīng)變Yp的應(yīng)力，即τp。圖6顯示了通過傳統(tǒng)方法測量的名義規(guī)定塑性扭轉(zhuǎn)強度。關(guān)于確定真實規(guī)圖6從τY曲線上，對應(yīng)需要的塑性剪切應(yīng)變Yp,測定規(guī)定塑性扭轉(zhuǎn)強度,τpGB/T10128—202×/ISO18338:2021a)b)圖7扭轉(zhuǎn)上屈服強度τe,H和下屈服強度τe,L的測定GB/T10128—202×/ISO18338:2021a)b)圖8對應(yīng)于斷裂點的最大剪切應(yīng)力和最大塑性剪切應(yīng)變10.6.1最大塑性剪切應(yīng)變是通過繪制一條平行于穿過斷裂點的曲線線性部分的線，從剪切應(yīng)力-剪切應(yīng)變曲線中確定的。該線與橫坐標(biāo)軸相交的點給出了對應(yīng)于斷裂的最大塑性剪切應(yīng)變，見圖8。10.6.2可以在不使用自動裝置繪制剪切應(yīng)力-剪切應(yīng)變曲線的情況下獲得該特性。11試驗報告除非雙方另有約定，試驗報告應(yīng)至少包含以下信息：a)本文件編號；b)試樣標(biāo)識；c)試樣材料，如果已知；d)試樣類型和尺寸；e)如果已知，試樣的取樣位置和方向f)試驗結(jié)果；GB/T10128—202×/ISO18338:2021（資料性）真實規(guī)定塑性扭轉(zhuǎn)強度與真實抗扭強度的測定方法A.1總則對于圓柱體和管狀試樣，當(dāng)試樣橫截面上的扭轉(zhuǎn)變形為線性彈性時，根據(jù)10.1中給出的經(jīng)典公式計算的試樣外表面的扭轉(zhuǎn)應(yīng)力是準(zhǔn)確的。然而，當(dāng)處于部分塑性和完全塑性扭轉(zhuǎn)條件下時，通過該公式計算的扭轉(zhuǎn)應(yīng)力可能高估了真實值。Nadai的表達(dá)式[1][2]適用于全彈性、部分塑性和全塑性扭轉(zhuǎn)條件下試樣扭轉(zhuǎn)應(yīng)力的計算。本附錄提供了一種基于Nadai理論的試驗方法，用于確定真實規(guī)定塑性扭轉(zhuǎn)強度和真實抗扭強度。A.2概述本附錄規(guī)定了真實規(guī)定塑性扭轉(zhuǎn)強度和真實抗扭強度的測定方法。A.3真實規(guī)定塑性扭轉(zhuǎn)強度和真實抗扭強度的測定A.3.1圖解法測定真實塑性扭轉(zhuǎn)強度A.3.1.1在扭轉(zhuǎn)試驗過程中，繪制了剪切應(yīng)力-剪切應(yīng)變(τ—γ)曲線。在曲線上，通過繪制一條平-τI通過點A繪制，并與點τI的應(yīng)力軸相交，見圖A.1。讀取A點對應(yīng)的剪切對于圓柱形試樣:對于管形試樣:其中γA是對應(yīng)于點A的剪切應(yīng)變。A.3.1.2可以在不使用自動裝置繪制剪切應(yīng)力-剪切應(yīng)變曲線的情況下獲得該特性。GB/T10128—202×/ISO18338:2021A.3.2.1在扭轉(zhuǎn)試驗過程中，繪制剪切應(yīng)力-剪切應(yīng)變(τ—γ)曲線，直到試樣斷裂。在曲線上，切-τB通過最大剪切應(yīng)力點K繪制，并與點τB的對于圓柱形試樣:對于管形試樣:其中γK是對應(yīng)于最大剪切應(yīng)力點K的剪切應(yīng)變。A.3.2.2可以在不使用自動裝置繪制剪切應(yīng)力-剪切應(yīng)變曲線的情況下獲得該特性。圖A.1—對應(yīng)真實規(guī)定塑性扭轉(zhuǎn)強度的剪切應(yīng)力τA和τIGB/T10128—202×/ISO18338:2021a)b)圖A.2—對應(yīng)真實抗扭強度的剪切應(yīng)力τK和τBGB/T10128—20