Испытание на кручение измеряет прочность любого материала по отношению к максимальным скручивающим усилиям. Это чрезвычайно распространенный тест, используемый в механике материалов для измерения степени скручивания определенного материала, прежде чем он растрескается или сломается. Это приложенное давление называется крутящим моментом. Материалы, обычно используемые в обрабатывающей промышленности, такие как металлические крепежные детали и балки, часто подвергаются испытаниям на кручение для определения их прочности под давлением.
Существуют три широкие категории, в рамках которых могут проводиться испытания на кручение: испытания на отказ, контрольные испытания и эксплуатационные испытания. Испытание на отказ включает в себя скручивание материала до тех пор, пока он не сломается. Контрольные испытания позволяют определить, может ли материал выдерживать определенное крутящее усилие в течение заданного периода времени. Во время оперативного тестирования определенные продукты проверяются на предмет их предела эластичности до их выхода на рынок.
Крайне важно, чтобы результаты каждого испытания на кручение записывались. Запись осуществляется путем создания диаграммы напряжения-деформации со значениями угла закручивания по оси X и значениями крутящего момента по оси Y. Используя прибор для испытания на кручение, скручивание выполняется с шагом в четверть градуса с регистрируемым крутящим моментом, который он может выдержать. Деформация соответствует углу закручивания, а напряжение соответствует измеренному крутящему моменту.
Предел упругости любого материала — это точка, в которой он больше не может вернуться к своей первоначальной форме или размеру. Предел упругости, определяемый испытанием на кручение, равен наклону линии от начала испытания до предела пропорциональности. Это соотношение было впервые измерено сэром Робертом Гуком в 1678 году. Закон Гука гласит, что напряжение прямо пропорционально деформации до тех пор, пока не будет достигнут предел пропорциональности, после чего испытуемый объект начнет проявлять признаки напряжения.
После испытаний металлические материалы классифицируются как пластичные или хрупкие. Пластичные металлы, такие как сталь или алюминий, имеют высокие пределы упругости и могут выдерживать большую нагрузку до разрушения. Хрупкие материалы, такие как чугун и бетон, имеют низкие пределы упругости и не требуют большой деформации перед разрывом.
Без проведения испытания на кручение материалы не будут должным образом проверены перед выпуском для промышленного использования. Чрезвычайно важно точно измерить способность материала выдерживать определенное скручивание. В противном случае конструкции и машины, зависящие от таких материалов, могут выйти из строя, что приведет к нестабильности, прерыванию рабочего процесса или даже к значительным повреждениям и травмам.