اهداف آزمايش :

þ              بررسي رفتار مواد در عمل پيچش در حد الاستيک

þ              تعيين ضريب ثابت ارتجاعي در برش

þ              تعيين تنش برشي در نقطه تسليم

þ              بررسي رفتار مواد در حالت تغيير شکل دائمي و مشاهده پديده کار سختي

þ             مقايسه مقاومت آلياژهاي مختلف در حالت پيچش

مقدمه و تئوري:

در حالت کشسان بر اساس فرض هاي اختيار شده، چون تنش با کرنش متناسب است و کرنش از مرکز عضو  به طرف بيرون تغييرات خطي دارد، تنش نيز از محور مرکزي عضو دايره اي ، به طرف بيرون تغييرات خطي دارد. تنش هاي ناشي از اعوجاج از نوع تنش برشي اند و در صفحه اي به موازات مقطع قائم بر محور عضو واقع اند. تغييرات تنش برشي تابع مستقيم فرض تنش- کرنش است و با استفاده از قانون هوک به دست مي آيد. بر خلاف ميله تحت بار محوري، اين تنش شدت يکنواخت ندارد . تنش برشي ماکزيمم در نقاطي پديد مي آيد که از مرکز مقطع دورترند و آن را با τ_max   نشان مي دهند. وقتي تغييرات تنش برشي خطي باشد ، در هر نقطه اختياري به فاصله ρ از مرکز ، تنش برشي برابر است با     τ_max (ρ/c) .

وقتي توزيع تنش در مقطع مورد نظر مشخص شد، گشتاور مقاوم را مي توان بر حسب تنش بيان کرد.براي ايجاد تعادل ، اين گشتاور مقاوم داخلي بايد با گشتاور اعمالي خارجي برابر باشد. بنابراين:

شرح دستگاه:

دستگاه آزمايش از يک محور ريل دار فولادي به قطر 76 mm تشکيل شده است. يکي از فک هاي در بر گيرنده نمونه پيچش در انتهاي محور، ثابت و فک ديگر روي محور ،  متحرک مي باشد که به وسيله چرخ دستي که روي آن نصب شده مي توان به نمونه پيچش وارد کرد. فک متحرک داراي يک چرخ دنده کاهنده با نسبت 60:1 است و طوري قرار گرفته که مي تواند روي ريل در طول محور حرکت کند. گيره اي  روي فک نصب شده که مي تواند بسته به طول نمونه، فک متحرک را در هر نقطه از طول محور ثابت نگه دارد. فک ثابت داراي محوري است که طوري قرار گرفته که با حرکت در داخل فک ثابت مي تواند تغيير طول جزئي نمونه را در اثر پيچش تحمل نمايد. در انتهاي آزاد اين محور يک بازوي گشتاور به شعاع 125 mm قرار گرفته و گشتاور مي تواند در هر جهتي به نمونه وارد شود. اين گشتاور توسط يک گشتاور سنج مدرج که روي دستگاه نصب شده بر حسب نيوتن متر اندازه گيري مي شود. به وسيله چرخاندن يک چرخ دستي که روي چهارچوب دستگاه نصب شده مي توان بازوي گشتاور را به حالت افقي برگرداند. از تراز ي که روي بازوي گشتاور قرار دارد براي افقي کردن اين بازو استفاده مي شود. نمونه بين دو فک قرار گرفته و چرخ دستي که روي فک متحرک قرار دارد مي تواند به نمونه پيچش وارد کند. زاويه پيچش به وسيله زاويه سنج يا کنتور دور سنج اندازه گيري مي شود. دو صفحه مدرج وجود دارد که يکي از 0 تا 6 درجه و ديگري از 0  تا 360 درجه را پوشش مي دهند. کنتور دور سنج به ازاي هر دور خود 6  درجه پيچش را نشان مي دهد.

روش آزمايش:

a)      طول موثر و قطر نمونه را اندازه مي گيريم .

b)      خطي در طول مقطع دايره اي رسم مي کنيم تا زاويه پيچش نمونه در طول آزمايش مشخص شود.

c)      گشتاور سنج را از انتهاي بازوي گشتاور آزاد و به وسيله پيچ، آن را روي صفر تنظيم مي کنيم.

d)      نمونه ها را در فک ها  قرار مي دهيم.

e)      فک متحرک را روي محل فعلي روي ريل قفل مي کنيم.

f)       به کمک چرخ دستي تراز را افقي مي کنيم.

g)      چرخ دستي بالاي گشتاور سنج را آنقدر مي چرخا نيم تا عقربه گشتاور سنج در آستانه حرکت قرار گيرد.

h)      کنتور دور سنج و صفحه زاويه سنج را صفر مي کنيم .

i)        با چرخاندن چرخ دستي روي فک متحرک با مقادير مشخص، گشتاور به نمونه آزمايش وارد مي کنيم و هر بار قبل از خواندن گشتاور، تراز را افقي مي کنيم.

j)       هر بار زاويه و مقدار گشتاور را يادداشت مي کنيم.

k)      فواصل زاويه اي پيشنهادي براي نمونه فولادي 0.5 درجه مي باشد.

l)        وقتي نمونه از حالت الاستيک عبور کرد ، فواصل زاويه اي را افزايش مي دهيم.