剪切弹性模量G的确定

单击以编辑,母版标题样式,单击以编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,一、试验目的,验证剪切胡克定律，测定低碳钢的剪切弹性模量,G,。,二、试验仪器,JY-2,型扭角仪,剪切弹性模量,G,的测定,三、试件,本试件采用公称直径,d,0,=10mm,的圆截面低碳钢,试件，标距长度,l,0,=200mm,。,四、实验原理,剪切弹性模量,G,的测定,式中，下脚标,i,为逐级加载级数（,i=1,，,2,，,3,，,，,n,）；,l,0,为试件的标距。,剪切弹性模量,G,的测定,（,1,）,2,、再加一个,1kg,砝码的载荷，读出百分表的读数并,记录下来填写在实验报告上。,注意：,百分表上大的指针每转一周百分表的读数,要加,1mm,。即小的刻度盘上的指针转一格。,剪切弹性模量,G,的测定,五、实验步骤,1,、加一个,1kg,砝码的载荷，读出百分表的读数并,记录下来填写在实验报告上。,注意：百分表的每一小格的读数为,0.01mm,4,、测试完毕后，检查数据，如发现不合规律要进,行重测，直至数据合理。,注意：,如果数据合理 这些差值应近似相,等。,剪切弹性模量,G,的测定,5,、最后卸载，整理仪器。,3,、重复上一步骤，每加一级载荷，相应读出百分表,的读数，并填写在实验报告的相应位置上。直到加至,最大载荷,4kg,为止。,注意：,砝码的开口不要在同一位置，否则砝码会翻,倒。注意安全。,剪切弹性模量,G,的测定,六、实验结果的处理,剪切弹性模量,G,的测定,剪切弹性模量,G,的测定,剪切弹性模量,G,的测定,七、思考题,在实验中是怎样验证剪切虎克定律的？怎样测定和计算,G,？,用电测法测定低碳钢弹性模量,和泊松比,拉伸试验中得到的屈服极限,S,和强度极限,b,，反映了材料对力的承受能力，而延伸率,或截面收缩率,，反映了材料塑性变行的能力。为了表示材料在弹性范围内抵抗变行的难易程度，在实际工程结构中，材料弹性模量,E,的意义通常是以零件的刚度体现出来的，这是因为如果零件按应力设计定型后，在弹性变形范围内的受力过程中，是以其所受负荷而产生的变形量来判断其刚度的。一般按引起单位应变的负荷为该零件的刚度，例如,用电测法测定低碳钢弹性模量,和泊松比,由上式可见，要想提高零件的刚度,EA,0,也就是要减少零件的弹性变形,，可以选用高弹性模量的材料和适当加大承载的横截面积。刚度的重要性在于它决定了零件受力时稳定性，对细长杆件和薄壁构件尤为重要。因此，对构件进行理论分析和设计时，弹性模量,E,是一个重要力学性能指标。,在弹性范围内大多数材料服从虎克定律，即变形与受力成正比。纵向应力与纵向应变的比例常数就是材料的弹性模量,E,（也叫杨氏模量）。横向应变与纵向应变的比值的绝对值称为泊松比,（也叫横向变性系数），它是反映材料横向变形的弹性常数。,因此，金属材料拉伸时弹性模量,E,的测定是材料力学最主要最基本的一个实验，下面用电测法测定低碳钢弹性模量,E,和泊松比,。,用电测法测定低碳钢弹性模量,和泊松比,一、试验目的,1,、测定低碳钢的弹性模量,和泊松比,。,2,、在比例极限内，验证,Hook,定律。,3,、初步学习使用电阻应变仪。,二、试验仪器,1,、,WJ,10B,型机械式万能材料试验机,;,2,、,YJR,5A,型电阻应变仪,;,3,、矩形截面的低碳钢拉伸试件,;,4,、螺丝刀。,用电测法测定低碳钢弹性模量,和泊松比,三、实验原理,1,、测定低碳钢的弹性模量,测材料的弹性模量,，一般采用比例极限内的拉伸试验，材料在比例极限内服从虎克定律，其关系式为,(1),由此可得,(2),用电测法测定低碳钢弹性模量,和泊松比,如图所示，在拉伸试件上，沿轴向粘贴一电阻应变片，并且把应变片的两端分别接在应变仪的某一个点的,A,、,B,接线端，将补偿片接在,B,、,C,接线端，调整应变仪，然后缓慢加载，测出对应载荷下的轴向应变值,轴,，再将实际测得值带入（,2,）式，即可求得,E,值。,用电测法测定低碳钢弹性模量,和泊松比,在实验中，为了尽可能减少测量误差，一般采用等量加载法，逐级加载，分别测得各相同载荷增量,P,作用下产生的应变增量,，并求出,平均值，这样由式（,2,）可写成,(3),等量加载法可以利于验证变形间的线性关系。若各级载荷的增量,P,均相等，相应地由应变仪读出的应变增量,也应大致相等，这就验证了虎克定律。,用电测法测定低碳钢弹性模量,和泊松比,用电测法测定低碳钢弹性模量,和泊松比,用电测法测定低碳钢弹性模量,和泊松比,YJR-5A,电阻应变仪,用电测法测定低碳钢弹性模量,和泊松比,2,、测定泊松比,值,为了测泊松比，可在试件上，轴向应变片附近，沿与其垂直的方向再贴一横向线应变片，如图,1,。在加载过程中，同时分别测出轴向和横向线应变值,轴,、,横，,其比值的绝对值即为泊松比,。,=|,横,/,轴,|(4),用电测法测定低碳钢弹性模量,和泊松比,四、实验步骤,1,、开启应变仪，预热五分钟。,2,、估计材料的比例极限，算出相应的比例极限载荷及加载级数，预加一个初始载荷。,3,、将应变仪按要求调平衡。,4,、开始实验，用手摇加载。试验时对试件预加少量的载荷,P,0,，目的是消除联结间隙等初始因素的影响，记录电阻应变仪上的读数。然后分级施加等量的载荷。每加一级载荷记录对应的轴向和横向两个应变，并及时算出增量，看其是否接近。如果增量不接近，重新再做一次实验。,用电测法测定低碳钢弹性模量,和泊松比,五、实验结果处理,根据实验数据，分别算出算术平均值，即：,(5),(6),再按式（,3,）、（,4,）分别算出实验结果。,用电测法测定低碳钢弹性模量,和泊松比,试件尺寸,宽,b,（,mm,）,厚,t,（,mm,）,面积,A,0,（,mm,2,）,30,15,实验数据,i,载荷,P,（,KN,）,轴向应变读数,横向应变读数,P,P,1,5,2,15,3,25,4,35,5,45,应变增量平均值（,）,用电测法测定低碳钢弹性模量,和泊松比,六、思考题,1,、试验时为什么要加初荷载？,2,、测定,E,值时，最大荷载如何确定？为什么应力不能超过比例极限？,