扭转和剪切试验，别把两个概念混着用

周五下午，销售小林把一份报告拍在技术部桌上。客户采购合同的技术附件里写着一行：剪切强度不低于420 MPa，随货提供第三方检测报告。小林说，厂里刚做过扭转，抗扭强度510 MPa，数字够了，报告发过去就行。

技术员阿昌翻到第一页，指了指试验项目栏：扭转试验，GB/T 10128。他说，这份报告发过去，客户质量部多半会退回来。

小林不服气：扭转不就是剪切吗。

阿昌说，这句话在车间里说说可以，写进报告不行。

一、退回来的不是数字，是方法

三天后，客户质量部老麦打来电话。他没说数据低，只说了一句：我要的是剪切强度，你给我的是抗扭强度，这两个不是一回事。

老麦解释，他们的零件是一个销轴连接件，销子受横向剪力，设计院给的许用应力按剪切强度算。厂里给的抗扭强度，是圆轴受扭时按弹性公式折算出来的表面应力，两者不能直接替换。

小林这才明白，客户退的不是510这个数，是这张报告回答的问题不对。厂里的报告上，τm后面跟着截面系数W和直径d，一看就知道是圆轴的名义应力；客户要的那个剪切强度，报告里连试样形式都没交代。后来厂里按客户要求补做了剪切试验，数据比抗扭强度低了一截。小林说，早知道这样，报价时就该问清。

二、三个词，各有一张受力图

纯扭转，说的是圆轴两端受扭矩。横截面上的切应力沿半径线性分布，圆心处为零，外表面最大。试样表面单元体处于纯剪切应力状态，主应力方向与轴线成45度，所以扭转断口常常沿着这个方向张开。

纯剪切，常指薄壁圆筒受扭。壁很薄时，切应力沿壁厚接近均匀，截面上每一点都接近纯剪切。薄壁管扭转试验用这个近似测剪切性能，壁厚是前提。

拉伸剪切，多用在接头和连接件上。搭接的胶层、点焊接头，受的是拉伸剪切，端部先屈服，中间还没怎么受力，应力分布很不均匀。销轴、铆钉这类连接件，受的是单剪或双剪，评的是连接件和孔壁，不是母材。它们都算接头，不算材料试验。

三个词都带“剪”，对象却不同：一个是圆轴，一个是薄壁筒，一个是接头。

三、钢管受扭和受剪，差在截面

圆管受扭，闭口截面靠剪力流传递扭矩，切应力沿圆周方向，壁厚方向近似均匀。方矩管也是闭口截面，可它不是轴对称的，四条边靠剪力流兜着扭矩，四个角点应力集中，薄壁段还会截面畸变，抗扭刚度比同重量的圆管低不少。开口截面，比如角钢、槽钢，扭起来更吃亏，截面自由翘曲，刚度还要低一个量级。传动轴多用圆管，很少用方管，原因就在这里。

受剪又是另一回事。梁受横向载荷，横截面上有剪力，切应力沿截面高度呈抛物线分布，中性轴附近最大，上下表面为零。圆管受横向剪切，最大切应力在截面中部，不在外表面。

一个在外表面，一个在中间；一个沿圆周，一个沿高度。位置不同，裂纹起点就不同，取样、判读、报告描述都不能照搬。

四、公式长得像，含义差得远

抗扭强度按τm=Tmax/W算，圆柱形试样W=πd³/16。这个应力是按弹性理论折算的名义应力。试样进入塑性以后，截面上的应力不再线性分布，τm只是把最大扭矩换算成一个可比的数，不是表面真实应力。

薄壁圆管的纯剪切应力，常用τ=T/(2πr²t)估算，r取平均半径，t取壁厚。它假设切应力沿壁厚均匀，壁越薄越接近。

两个式子量纲一样，都是MPa，所以最容易被混用。可一个是实心圆轴的名义抗扭强度，一个是薄壁管的平均切应力，试样形状、应力分布、失效模式都不同。拿一个顶另一个，数字看着合适，结论是错的。

有份内部评审记录写得更直白：抗扭强度高，不代表接头抗剪能力强；接头抗剪强，也不代表材料抗扭好。

五、报告上怎么写，才不打架

一份能过审的报告，试验项目栏要写清方法名称和标准版本，不能只写“剪切”两个字。试样类型、尺寸、标距、夹持方式、计算公式、符号定义，都要落在纸面上。τm、τp0.3、G各有各的定义，不能只给一个数。

客户要“剪切强度”时，先问一句：是材料在纯剪切下的强度，是薄壁管的平均切应力，还是接头、焊缝的拉伸剪切强度。三种问法，三种试样，三种报告。

如果合同已经写了剪切强度，而厂里只有扭转设备，可以跟客户商量改项目，也可以外协。最怕的是拿扭转报告改个标题交上去，客户一核对方法和公式，整批数据都要重做。

还有一种情况：客户拿来别家的报告，项目写的是扭转，结论却落一句“剪切强度满足要求”。这种报告不是数字错，是表述错。审核时把试验方法和符号对一遍，往往就能看出问题。

六、接单前问三句话

第一句问用途：零件受的是扭矩、横向剪力，还是接头剪切。第二句问方法：客户指定哪个标准、哪种试样，要不要附曲线。第三句问判定：合格指标写在合同哪一页，超差怎么处理。

这三句话问完，报价单上的项目就不会漏。有一次客户指定做胶接接头的拉伸剪切，销售却按母材报的价，试样做好才发现胶层厚度、搭接长度都有讲究，工时翻了一倍。技术协议里最好把试验方法、符号、试样形式、报告内容写成一页附件，双方签字。可以参照不锈钢焊管采购技术协议，附加试验怎么列里的列法，把“剪切”这个词拆开写清楚。

车间里说“剪一下”，谁都懂。报告上写“剪切”，必须让人一眼看懂剪的是什么。

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