剪切弹性模量g的测定实验报告
实验六金属材料剪切弹性模量G的测量
- 1 -实验六 金属材料剪切弹性模量G 的测量一、实验目的测定金属材料的剪切模量G ，并验证剪切虎克定律。
二、实验原理圆轴扭转时，若最大剪应力不超过材料的比例极限，则扭矩T 与扭转角φ存在线性关系PGI TL 0=φ 式中： 32I p =4d π为圆截面的极惯性矩，为试件的直径 d φ——距离为的两截面之间的相对扭转角0L T ——扭矩由上式可知，若材料符合虎克定律，则T —φ图在比例极限以下成线性关系。
当试件受一定的扭矩增量后，在标距内可量得相应的扭转角增量T Δ0L φΔ，于是由上式可求得G 的公式P I L T G ⋅Δ⋅Δ=φ0实验按照等增量分级加扭矩的方法进行，测得相应的T ΔφΔ，即可求得G RL P T δφΔ=Δ⋅Δ=Δ,，则 δπΔ⋅Δ⋅⋅⋅=4032d PR L L G式中：P Δ--载荷增量 --外载力臂1L δΔ--百分表位移增量 --受扭杆标距 0L R --测量臂长度如图6.1所示：- 2 -受扭杆标距L 0 外载力臂L 1测量臂长R砝码百分表图6.1 JY—2型扭角仪三、实验设备JY—2型扭角仪四、实验步骤1、测量试件的计算长度及直径，取三个直径的平均值作为计算直径；2、在试件上按计算长度安装扭角仪；3、将百分表调节至零点；4、加砝码，使产生扭矩T 及扭转角φ，每增加1㎏砝码后，在百分表上读一个相应的位移量δ，算出位移增量δΔ，注意加载要平稳，实验过程中勿碰仪器；5、重复做几次，卸下载荷；6、根据实验数据，计算剪切弹性模量。
G 五、实验要求1、了解实验目的、原理、步骤及通过实验所求得的数据；2、讨论分析测定的误差情况。
G- 3 -六、实验报告6.1表。
剪切弹性模量g的测定实验报告
剪切弹性模量g的测定实验报告实验目的：本实验旨在通过测定金属材料的剪切弹性模量g值，了解材料在受到剪切应力时的变形特性，为材料力学性能的研究提供数据支持。
实验原理：材料在受到剪切应力时，会产生剪切变形。
剪切弹性模量g是描述材料在受到剪切应力时产生的剪切应变与剪切应力之间关系的物理量。
在实验中，通过施加剪切应力，测量材料的剪切应变，从而计算出剪切弹性模量g的数值。
实验仪器和设备：1. 剪切弹性模量测定仪。
2. 金属样品。
3. 电子天平。
4. 温度计。
5. 数据采集系统。
实验步骤：1. 将金属样品放置在剪切弹性模量测定仪上，并调整仪器使其处于水平状态。
2. 施加一定的剪切应力，记录下施加的剪切应力数值。
3. 通过数据采集系统实时监测金属样品的剪切应变，并记录下相应的数据。
4. 在不同的剪切应力下，重复步骤2和步骤3，获取一系列剪切应力与剪切应变的数据。
5. 根据实验数据，计算出金属样品的剪切弹性模量g。
实验数据处理：根据实验所得的剪切应力与剪切应变数据，利用数学方法进行数据处理，得出金属样品的剪切弹性模量g的数值。
同时，还需要考虑温度对实验结果的影响，进行相应的修正。
实验结果分析：根据实验数据处理的结果，得出金属样品的剪切弹性模量g的数值。
通过对实验结果的分析，可以了解材料在受到剪切应力时的变形特性，以及材料的剪切弹性模量与材料性能的关系。
实验结论：通过本次实验，成功测定了金属样品的剪切弹性模量g的数值，并对实验结果进行了分析和讨论。
实验结果对于研究材料的力学性能具有重要的意义，为进一步的材料研究提供了参考数据。
实验注意事项：1. 在实验中要注意安全，避免发生意外伤害。
2. 实验过程中要保持仪器设备的稳定和精准，确保实验数据的准确性和可靠性。
3. 实验结束后要及时清理实验场地和归还实验设备，保持实验室的整洁和安全。
实验改进与展望：在今后的实验中，可以对实验方法和数据处理方法进行改进和优化，提高实验结果的精度和可靠性。
剪切弹性模量的测定实验报告
剪切弹性模量的测定实验报告一、实验目的1、掌握用扭转实验测定材料剪切弹性模量的方法。
2、观察低碳钢在扭转变形过程中的变形规律和破坏现象。
二、实验设备1、扭转试验机。
2、游标卡尺。
三、实验原理在圆柱形试件的两端施加扭矩，使试件产生扭转变形。
根据材料力学的理论，对于实心圆柱形试件，其扭转时的剪切应力和剪切应变之间的关系为：＼＼tau ＝ G\gamma＼其中，＼（＼tau\）为剪切应力，＼（G\）为剪切弹性模量，＼（＼gamma\）为剪切应变。
在弹性范围内，扭矩\（T\）与扭转角\（＼varphi\）成正比，即：T ＝ K\varphi＼其中，＼（K\）为扭转刚度。
通过测量扭矩\（T\）和扭转角\（＼varphi\），以及试件的几何尺寸，就可以计算出剪切弹性模量\（G\）。
四、实验步骤1、测量试件的直径\（d\），在不同位置测量多次，取平均值。
2、将试件安装在扭转试验机上，确保安装牢固。
3、缓慢加载扭矩，直至达到预定的扭矩值，记录此时的扭矩\（T\）和扭转角\（＼varphi\）。
4、继续加载扭矩，观察试件的变形和破坏现象，记录破坏时的扭矩值。
5、卸载扭矩，取下试件。
五、实验数据处理1、计算试件的极惯性矩\（I_p\）：＼I_p ＝＼frac{＼pi d^4}｛32}2、根据实验数据，计算剪切弹性模量\（G\）：＼G ＝＼frac{T L}｛I_p ＼varphi}＼其中，＼（L\）为试件的有效长度。
3、对实验数据进行整理和分析，计算平均值和标准差。
六、实验结果与分析1、实验结果实验测得的剪切弹性模量为_____，与理论值相比存在一定的误差。
2、误差分析（1）测量误差：在测量试件直径和扭转角时，可能存在测量误差，导致计算结果不准确。
（2）加载误差：在加载扭矩的过程中，加载速度和加载方式可能不均匀，影响实验结果。
（3）材料不均匀性：试件本身的材料可能存在不均匀性，导致实验结果的偏差。
3、实验现象分析在实验过程中，观察到试件在扭转变形初期，变形较小，扭矩与扭转角呈线性关系。
北航-材料力学实验报告-切变模量G的测定
北京航空航天大学、材料力学、实验报告实验名称：切变模量G的测定学号390512-- 姓名---实验时间： 2010.12.21 试件编号试验机编号计算机编号应变仪编号百分表编号成绩实验地点：主楼南翼116 室 3 3 - - - 教师年月日一、实验目的1.了解用电阻应变测试方法、扭角仪测试方法测定材料扭转时的剪切弹性模量G 的方法；2.测定试件材料的剪切弹性模量；3.理解剪切弹性模量的定义和变形方式。
二、实验原理（一）电测法测切变模量材料扭转时，剪应力与剪应变成线性比例关系范围内剪应力τ 与剪应变γ之比称剪切弹性模量或切变模量，以 G 表示即：G上式中的和（或以δ 表示）均可由实验测定，其方法如下。
在试件的前后表面 A 、 C 两点处分别贴上应变片：试件贴片处扭转切应力为TW p式中， W p为抗扭截面系数。
实验采用等量逐级加载法。
设各级扭矩增量为T i，应变仪读数增量为ri，从每级加载中，可求得切变模量为TG2W p根据本实验：T P a故：P aG2W p实验组桥方案见报告最后的实验附图。
（二）扭角仪测切变模量圆轴受扭时，材料处于纯剪切应力状态。
在比例极限以内，材料的剪应力与剪应变成正比，即满足剪切虎克TL定律，有：GI p通过扭转试验机 ,对试件逐级增加同样大小△ T ，相应地由扭角仪测出扭转角增量△ Φ，根据本实验装置，于是有：P a L bGI p三、实验步骤1.设计数据表格；2.测量试件尺寸；3.拟定加载方案；4.试验机准备，仪器调整；5.测量实验装置所需尺寸；6.确定组桥方式及参数；7.安装扭角仪及百分表；8.检查试车；9.进行试验；10.数据检察，卸载，关闭电源，整理设备。
四、实验数据：基本尺寸及平均值：1/4桥数据及逐差法处理数据：*：数据中的平均值是对四组数据分别取绝对值后再计算得到的平均值。
半桥数据及逐差法处理数据：全桥数据及逐差法处理数据：百分表读数及逐差法处理数据：五、数据处理：实验中△ P=1000Nd 3由 W p，W p=12.5569x10 -6 m316将数据进行单位换算，然后利用P aG ：2W p将1/4桥数据带入公式计算得：将半桥数据带入公式计算得：将全桥数据带入公式计算得：将三种组桥方案计算得到的G1=80.61GPa， G2=80.35GPa，取平均值：G=80.9GPa G1 =80.61GPa， G2=80.12GPa，取平均值： G=80.4GPa G1 =80.12GPa， G2=80.12GPa，取平均值： G=80.1GPa G取平均值，得到电测法测得的切变模量：G=80.3GPaP a L b，将百分表数值及其他数据（其中Ip d 4根据公式 G2. 51076 10 7 m 4）带入公式计I p32算得：G1 =83.08GPa， G2=85.599GPa，取平均值： G=84.3GPa 故扭角仪测切变模量法测得的切变模量：G=84.3GPa六、实验附图：组桥图，分别是1/4 桥、半桥、全桥：验证胡克定律：。
测量切变模量实验报告
一、实验目的1. 理解切变模量的概念和测量方法。
2. 通过实验，学习使用扭摆法测量金属丝的切变模量。
3. 掌握提高实验精度的设计思想，学习避免测量较难测准的物理量。
二、实验原理切变模量（G）是描述材料在剪切应力作用下抵抗形变能力的物理量。
在弹性限度内，切应变（γ）与切应力（τ）成正比，即τ = Gγ。
本实验采用扭摆法测量金属丝的切变模量。
实验原理如下：1. 将金属丝固定在扭摆装置的上端，下端悬挂一个重物。
2. 对金属丝施加扭转力矩，使其产生扭转变形。
3. 测量金属丝的扭转角度和扭转力矩，根据剪切胡克定律计算切变模量。
三、实验器材1. 扭摆装置2. 金属丝3. 重物4. 千分尺5. 秒表6. 计算器四、实验步骤1. 将金属丝固定在扭摆装置的上端，确保金属丝与扭摆装置的轴线平行。
2. 在金属丝的下端悬挂一个重物，记录重物的重量。
3. 使用千分尺测量金属丝的长度和直径。
4. 使用扭摆装置对金属丝施加扭转力矩，使其产生扭转变形。
5. 测量金属丝的扭转角度和扭转力矩。
6. 计算金属丝的切变模量。
五、实验数据| 金属丝直径（mm） | 金属丝长度（mm） | 重物重量（N） | 扭转角度（°） | 扭转力矩（N·m） || :---------------: | :---------------: | :------------: | :------------: | :--------------: || 1.00 | 100.0 | 1.00 | 5.00 | 0.50 |六、实验结果与分析根据实验数据，计算金属丝的切变模量 G：G = τ / γ = (扭转力矩 / 金属丝长度) / (扭转角度/ 360°)代入实验数据，得：G = (0.50 N·m / 100.0 mm) / (5.00° / 360°) ≈ 3.36 GPa实验结果显示，金属丝的切变模量约为 3.36 GPa。
剪切弹性模量g的测定实验报告
剪切弹性模量g的测定实验报告实验目的：通过实验测定剪切弹性模量g的数值，了解材料在受剪切应力作用下的变形特性。
实验仪器和材料：1. 剪切弹性模量测定仪。
2. 金属样品。
3. 千分尺。
4. 螺旋测微器。
5. 电子天平。
6. 螺旋压力计。
实验原理：剪切弹性模量g是表征材料在受剪切应力作用下的变形特性的物理量。
在实验中，我们通过对金属样品施加剪切应力，然后测定其应变和应力，最终计算出剪切弹性模量g的数值。
实验步骤：1. 用千分尺测量金属样品的截面积S，并用螺旋测微器测定金属样品的长度L。
2. 将金属样品固定在剪切弹性模量测定仪上，调整仪器使其处于平衡状态。
3. 通过螺旋压力计施加一定的剪切应力，并记录下施加的力F。
4. 根据施加的力F和金属样品的截面积S计算出剪切应力τ=F/S。
5. 通过测微器测量金属样品的位移Δx，计算出金属样品的剪切应变γ=Δx/L。
6. 根据剪切应变γ和剪切应力τ计算出剪切弹性模量g=τ/γ。
实验数据处理：根据实验步骤中得到的数据，我们可以计算出剪切弹性模量g的数值。
为了提高数据的准确性，我们需要进行多次实验，并对数据进行平均处理。
实验结果：经过多次实验和数据处理，我们得到金属样品的剪切弹性模量g的数值为XXX。
实验分析：通过实验测定得到的剪切弹性模量g的数值，可以反映出金属样品在受剪切应力作用下的变形特性。
这对于材料的工程应用具有重要的意义。
实验结论：通过本次实验，我们成功测定了金属样品的剪切弹性模量g的数值为XXX。
这一结果对于深入理解材料的力学性能以及工程应用具有一定的指导意义。
实验注意事项：1. 在实验过程中要注意安全，避免发生意外伤害。
2. 实验数据的准确性对于结果的可靠性具有重要影响，因此需要严格控制实验条件和操作技巧。
实验改进：在今后的实验中，可以进一步改进实验方法，提高数据的准确性和可靠性。
总结：本次实验通过测定剪切弹性模量g的数值，深入了解了材料在受剪切应力作用下的变形特性，为材料力学性能的研究和工程应用提供了重要的参考依据。
剪切弹性模量G的测定实验
进行剪切实验
在剪切仪上施加剪切力， 记录试样的剪切变形量。
数据记录和处理
记录实验数据
包括各级剪切力、对应的剪切变形量以及试样破坏时 的最大剪切力和变形量。
数据处理
根据实验数据，计算剪切弹性模量g，并分析实验结 果。
绘制应力-应变曲线
将实验数据整理成应力-应变曲线，分析材料的剪切 性能。
04 实验结果分析
剪切弹性模量g的测定实验
目录
• 实验目的 • 实验原理 • 实验步骤 • 实验结果分析 • 实验结论
01 实验目的
了解剪切弹性模量的定义和意义
01
剪切弹性模量g是指在剪切应力作 用下，材料抵抗剪切形变的能力 ，是材料的重要力学性能指标之 一。
02
了解剪切弹性模量的定义和意义 有助于理解材料的力学行为，为 工程设计和材料选择提供依据。
注意事项包括确保测量系统的准确性 和稳定性、控制实验环境条件、正确 处理实验数据等。
02 实验原理
剪切弹性模量的定义和计算公式
剪切弹性模量g是衡量材料抵抗剪切形变能力的物理量，其计算公式为：g=σ/γ，其 中σ为剪切应力，γ为剪切应变。
剪切弹性模量g反映了材料在剪切力作用下的刚度，其值越大，材料抵抗剪切形 变的能力越强。
实验结果
得出了剪切弹性模量g的数值，与理论值进行了比较，并进行了误 差分析。
对实验的反思和改进建议
反思
对实验过程中可能存在的误差来源进 行了分析，如测量误差、样品不均匀 等。
改进建议
提出了减少误差的方法，如提高测量 精度、优化样品制备等。
对实际应用的启示和展望
启示
实验结果对实际工程中土体稳定性分析 、地基处理等具有一定的参考价值。
【2019年整理】剪切弹性模量G的确定
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？
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)
A0 EA0
P
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EA0,也就是要减少 零件的弹性变形ε，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µ（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µ。
剪切弹性模量G的测定
Gi M nl0b I p i
（1）
式中，下脚标i为逐级加载级数（i=1，2，3，，n）； l0为试件的标距。
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
剪切弹性模量G的测定实验
∆ M n L0 ∆Gi = ϕi Iρ
( i = 1, 2)
当扭矩等量增加，在比例极限内测出相应的扭转角增量也等量增加， 则说明变形与载荷成正比，即剪切虎克定律的正确性得到验证。
四 实验步骤
1 测量试件几何尺寸，确定加载方案。 2 预加载荷至略小于终载，然后卸载，调整扭角仪各部位使其处 于良好状态。 3 每增加一级载荷，记录下千分表的读数，直至当次实验完成； 卸载，调整仪器，为第二次实验做准备。 4 重复三次测试。 5 整理实验现场。
二 实验设备
1 扭角仪 2 千分表 3 游标卡尺
三 实验原理
扭角仪如右图所示。试件的相对 转角近似为
ϕ =δ b
δ—试件扭转时测点的位移 b—千分表距试件轴线距离
a) 装置图
由材料力学知，比例极限范围
ϕ =
M n L0 GI ρ
根据上式即可求得
G = M n L0 ϕI ρ
原理图Leabharlann b)实验采用增量法逐级加载，则
一试件扭转时测点的位移b千分表距试件轴线距离实验采用增量法逐级加载则012当扭矩等量增加在比例极限内测出相应的扭转角增量也等量增加则说明变形与载荷成正比即剪切虎克定律的正确性得到验证
剪切弹性模量G的测定 剪切弹性模量 的测定
一 实验目的
1 在比例极限范围内验证剪切虎克定律，测定低碳钢的剪切弹性模量G 2 了解扭角仪的工作原理
五 实验结果
Iρ =
πd 04
32
∆ M ni L 0 ∆ϕ i I ρ
2
Gi =
G j = ∑ Gi
i =1
G = (G1 + G2 + G3 )
六 注意事项
1、千分表顶杆应垂直于挡板，且要预压足够的行程 2、加载要稳定，不得带冲击 3、待载荷、千分表都稳定后开始读数
三扭转及剪切模量G的测定
实验三 扭转实验及剪切模量G 的测定1. 实验目的要求1) 测试低碳钢s τ、b τ和铸铁的剪切强度极限b τ。
2) 在比例极限内测试低碳钢和铸铁的剪切模量G 。
3) 观察低碳钢和铸铁断口情况，进行比较和分析。
2. 实验设备和仪器扭转试验机(见图4-1)、游标卡尺等图4-1 扭转试验机3. 扭转试件根据国家标准，一般采用圆截面试件，标距mm 100=L ，标距部分直径mm 10=d 。
如图4-2所示。
4. 实验方法与步骤4.1 低碳钢试件的扭转1) 在试件标距范围的中间和两端三处测量直径，取最小值作为直径尺寸d ，计算抗扭截面系数3P 161d W π=。
2) 了解扭转机的基本构造原理和操作方法，学习掌握扭转试验机的操作规程。
将初始值清零。
3) 将低碳钢试件装夹到试验机上，用“手动”对试件缓慢均匀地加扭矩，加在试件上的扭矩n M 和扭转角ϕ的关系曲线，如图4-3所示。
OA 段为直线，表明此阶段内载荷与试件变形之间成比例关系，截面扭转剪应力如图4-4（a ）；扭矩超过p M 后，试件截面的外缘处，材料发生流动形成环形塑性区，截面扭转剪应力如图4-4（b ）；同时ϕ-n M 图曲线稍微上升，达到B 点趋于平坦，这时测力指针几乎不动，这说明塑性区已扩展为整个截面，材料发生流动，截面扭转剪应力如图4-4（c ），记录此时的扭矩S M 。
图4-3 低碳钢扭转试验M n -φ曲线（a ） （b ） （c ）图4-4加载过程截面应力的变化在达到S M 时，假定截面上各点的剪应力同时达到流动极限S τ（理想塑性），断面上S τ均匀分布，从而推导计算流动极限的近似公式如下：ρτ⋅=⎰FS A M )d (S式中S τ是常数，ρπρd 2d ⋅=A⎰⎰=⋅⋅=RR M 02S 0S S d 2d 2ρρπτρπρρτS p S 3S 33423432ττπτπW R R =⋅⋅=⋅=故屈服极限pSS 43W M =τ式中：33p 216R d W ππ==若试件继续变形，材料进一步强化，当达到ϕ-n M 上的C 点时，试件破坏，记录最大扭矩b M ，与屈服时的塑性变形过程相似，可得pbb 43W M =τ。
剪切弹性模量g的测定实验报告
剪切弹性模量g的测定实验报告剪切弹性模量g的测定实验报告引言：剪切弹性模量g是描述材料在受到剪切力作用下变形程度的物理量。
它是衡量材料抵抗剪切变形的能力的重要参数之一。
本实验旨在通过测定不同材料的剪切弹性模量g，探究材料的剪切特性，为材料的工程应用提供参考。
实验原理：实验中，我们使用了一种常用的剪切实验方法——剪切梁实验。
剪切梁实验是通过加载一根悬臂梁，在梁上施加剪切力，测量梁的变形来确定剪切弹性模量g。
根据弹性力学理论，剪切弹性模量g可以通过以下公式计算得到：g = (3FL)/(2bh^3d)其中，F是施加在梁上的剪切力，L是梁的长度，b是梁的宽度，h是梁的高度，d是梁的最大位移。
实验步骤：1. 准备工作：清洁实验器材，确保实验环境整洁。
2. 制备剪切梁：根据实验要求，制备不同材料的剪切梁，保证宽度、高度和长度的准确度。
3. 悬挂梁：将剪切梁悬挂在实验平台上，注意调整悬挂位置，使得剪切力均匀施加在梁上。
4. 施加剪切力：使用力传感器施加剪切力，并记录施加的力值。
5. 测量梁的变形：使用位移传感器测量梁的最大位移，并记录下来。
6. 计算剪切弹性模量：根据实验原理中的公式，计算剪切弹性模量g，并记录下来。
7. 重复实验：重复以上步骤，对不同材料进行剪切弹性模量的测定。
实验结果与分析：通过实验，我们得到了不同材料的剪切弹性模量g的测定结果。
将这些结果进行整理和分析，可以发现不同材料之间的剪切弹性模量存在一定的差异。
首先，我们可以观察到不同材料的剪切弹性模量g的大小不同。
这表明不同材料对剪切变形的抵抗能力不同。
例如，金属材料通常具有较高的剪切弹性模量g，表明金属材料在受到剪切力作用下变形较小，具有较好的抗剪切性能。
而某些塑料材料的剪切弹性模量g较低，表明这些材料在受到剪切力作用下变形较大，抗剪切性能较差。
其次，我们还可以观察到相同材料在不同条件下的剪切弹性模量g可能存在差异。
这可能是由于实验过程中的误差或者材料本身的特性引起的。
实验三金属材料的剪切弹性模量测定及扭转破坏实验
实验三 金属材料的剪切弹性模量测定及扭转破坏实验一、实验目的和要求1．测定低碳钢的剪切弹性模量G 。
2．测定低碳钢的剪切屈服点s τ、抗剪强度b τ和铸铁的抗剪强度b τ，观察扭矩—扭转角曲线（T —φ曲线）。
观察两类材料试样扭转破坏断口形貌，并进行比较和分析。
3．观察两类材料试样扭转破坏断口形貌，并进行比较和分析。
4．验证圆截面杆扭转变形的胡克定律（ p /GI TL =Φ ）。
二、实验设备和仪器微机控制扭转试验机，游标卡尺等。
三、实验原理和方法遵照国家标准(GB/T10128—1988)采用圆截面试样的扭转试验，可以测定各种工程材料在纯剪切情况下的力学性能。
如材料的剪切屈服点s τ和抗剪强度b τ等。
圆截面试样须按上述国家标准制成(如图4-1所示)。
试样两端的夹持段铣削为平面，这样可以有效地防止试验时试样在试验机卡头中打滑。
图4-1微机控制扭转试验机的绘图系统可绘制扭矩一扭转角曲线，简称扭转曲线（图4-2 a、b中的T一φ曲线）。
从图4-2 a可以看到，低碳钢试样的扭转试验曲线由弹性阶段( oa段)、屈服阶段( ab段)和强化阶段( cd段)构成，但屈服阶段和强化阶段均不像拉伸试验曲线中那么明显。
由于强化阶段的过程很长，图中只绘出其开始阶段和最后阶段，破坏时试验段的扭转角可达10π以上。
a）低碳钢b) 铸铁图4-2图4-2 b所示的铸铁试样扭转曲线可近似地视为直线( 与拉伸曲线相似，没有明显的直线段)，试样破坏时的扭转变形比拉伸破坏时的变形要明显得多。
从微机控制扭转试验机上可以读取试样的屈服扭矩T s 和破坏扭矩T bT s s /W T =τ 和 T b b /W T =τ计算材料的剪切屈服点s τ 和抗剪强度 b τ，式中： 16/30T d W π=为试样截面的抗扭截面系数。
需要指出的是，对于塑性材料，采用实心圆截面试样测量得到的剪切屈服点τS 和抗剪强度τb 高于薄壁圆环截面试样的测量值，这是因为实心圆截面试样扭转时横截面切应力分布不均匀所致。
410-实验三扭转实验及剪切模量G的测定
实验三 扭转实验及剪切模量G 的测定1. 实验目的要求1) 测试低碳钢s τ、b τ和铸铁的剪切强度极限b τ。
2) 在比例极限内测试低碳钢和铸铁的剪切模量G 。
3) 观察低碳钢和铸铁断口情况，进行比较和分析。
2. 实验设备和仪器扭转试验机(见图4-1)、游标卡尺等图4-1 扭转试验机3. 扭转试件根据国家标准，一般采用圆截面试件，标距mm 100=L ，标距部分直径mm 10=d 。
如图4-2所示。
图4-2标准试件4. 实验方法与步骤4.1 低碳钢试件的扭转1) 在试件标距范围的中间和两端三处测量直径，取最小值作为直径尺寸d ，计算抗扭截面系数3P 161d W π=。
2) 了解扭转机的基本构造原理和操作方法，学习掌握扭转试验机的操作规程。
将初始值清零。
3) 将低碳钢试件装夹到试验机上，用“手动”对试件缓慢均匀地加扭矩，加在试件上的扭矩n M 和扭转角ϕ的关系曲线，如图4-3所示。
OA 段为直线，表明此阶段内载荷与试件变形之间成比例关系，截面扭转剪应力如图4-4（a ）；扭矩超过p M 后，试件截面的外缘处，材料发生流动形成环形塑性区，截面扭转剪应力如图4-4（b ）；同时ϕ-n M 图曲线稍微上升，达到B 点趋于平坦，这时测力指针几乎不动，这说明塑性区已扩展为整个截面，材料发生流动，截面扭转剪应力如图4-4（c ），记录此时的扭矩S M 。
图4-3 低碳钢扭转试验M n -φ曲线（a ） （b ） （c ）图4-4加载过程截面应力的变化在达到S M 时，假定截面上各点的剪应力同时达到流动极限S τ（理想塑性），断面上S τ均匀分布，从而推导计算流动极限的近似公式如下：ρτ⋅=⎰FS A M )d (S式中S τ是常数，ρπρd 2d ⋅=A⎰⎰=⋅⋅=RR M 02S 0S S d 2d 2ρρπτρπρρτS p S 3S 33423432ττπτπW R R =⋅⋅=⋅=故屈服极限pSS 43W M =τ式中：33p 216R d W ππ==若试件继续变形，材料进一步强化，当达到ϕ-n M 上的C 点时，试件破坏，记录最大扭矩b M ，与屈服时的塑性变形过程相似，可得pbb 43W M =τ。
实验六金属材料剪切弹性模量G的测量
- 1 -实验六 金属材料剪切弹性模量G 的测量一、实验目的测定金属材料的剪切模量G ，并验证剪切虎克定律。
二、实验原理圆轴扭转时，若最大剪应力不超过材料的比例极限，则扭矩T 与扭转角φ存在线性关系PGI TL 0=φ 式中： 32I p =4d π为圆截面的极惯性矩，为试件的直径 d φ——距离为的两截面之间的相对扭转角0L T ——扭矩由上式可知，若材料符合虎克定律，则T —φ图在比例极限以下成线性关系。
当试件受一定的扭矩增量后，在标距内可量得相应的扭转角增量T Δ0L φΔ，于是由上式可求得G 的公式P I L T G ⋅Δ⋅Δ=φ0实验按照等增量分级加扭矩的方法进行，测得相应的T ΔφΔ，即可求得G RL P T δφΔ=Δ⋅Δ=Δ,，则 δπΔ⋅Δ⋅⋅⋅=4032d PR L L G式中：P Δ--载荷增量 --外载力臂1L δΔ--百分表位移增量 --受扭杆标距 0L R --测量臂长度如图6.1所示：- 2 -受扭杆标距L 0 外载力臂L 1测量臂长R砝码百分表图6.1 JY—2型扭角仪三、实验设备JY—2型扭角仪四、实验步骤1、测量试件的计算长度及直径，取三个直径的平均值作为计算直径；2、在试件上按计算长度安装扭角仪；3、将百分表调节至零点；4、加砝码，使产生扭矩T 及扭转角φ，每增加1㎏砝码后，在百分表上读一个相应的位移量δ，算出位移增量δΔ，注意加载要平稳，实验过程中勿碰仪器；5、重复做几次，卸下载荷；6、根据实验数据，计算剪切弹性模量。
G 五、实验要求1、了解实验目的、原理、步骤及通过实验所求得的数据；2、讨论分析测定的误差情况。
G- 3 -六、实验报告6.1表。
剪切弹性模量G的测定
剪切弹性模量G的测定（一）实验目的在比例极限内测定低碳钢的扭转剪切模量以验证虎克定律。
（二）实验仪器1．NY —4 扭转测 G 仪2． KL — 150 游标卡尺（三）实验原理验证扭转变形公式或测定剪变摸量G 都需要准确测定试件的扭转角。
扭角仪的构造原理及按装示意图如图 4.1，l0为按装扭角仪的两个截面A、 B 的距离。
从图中可以看出，测剪切模量实际上是测试件两个截面转角所对的弦长，了弧长再知道半径 b 就可以算出转角。
有了弦长，把弦长近似的当成弧长，有b图 3-4.1测剪切模量实际上是测试件两个截面转角所对的弦长，有了弦长，把弦长近似地当成弧长，有了弧长再知道半径 b 就可以算出转角。
b由材料力学知，在剪切比例极限内，圆轴的变形公式为TL 0GI P由以上公式可以写成T L0 GI P式中 T 为扭矩， I P为圆截面的极惯性矩，L 0为标距。
图 3-4.2以低碳钢试件进行实验时，可以用增量法施加扭矩，每次增加的扭矩T 如图3-4.2 都相等。
加载过程中，每一个扭矩 T i都对应着相应的扭转角i ，这样，只要求出扭矩增量T 对应的扭转角增量，再求出扭转角增量的平均值，就可以利用下式计算出剪切弹性摸量。
GT L0 I P m（四）实验步骤1. 把扭角仪装到试件上，标距大约在150mm 左右。
2. 把百分表装上，表头预压到小针在1~2 格。
3.旋转表盘使大针指零，而后逐个加法码记下表上的读数。
4.测两次取线性关系好的一组数据，计算弹性模量 G。
（五）实验数据及处理1．实验数据及计算结果弧长量（ mm）扭转角弧长增量（ mm）扭矩Т（N·m）读数 C(格 ) 读数差C(格) c ck b k T0 1T1 2T2 3T3 4放大系数平均1 n( ii 1 ) mn i 1T1k 100 mmbb 100 （mm）L0(GP a ) L0自测 dG 4Pm L O 自测P d 10( mm)32取实验数据最好的一组按下式，计算出扭矩增量对应的扭转角增量的平均值，和计算出剪切弹性模量。
剪切弹性模量G的测定
剪切弹性模量G的测定一、实验目的1．在比例极限内验证扭转角公式。
2．用测G仪测定低碳钢的剪切弹性模量。
二、实验设备1 . NY-4扭转测G仪。
2 . 二十分格游标卡尺、直尺。
三、实验原理本次试验我们使用NY-4测G仪测量剪切弹性模量，如图2-11所示。
图2-11圆轴承受扭矩时,在比例极限内,材料处于线弹性范围内，扭矩T和扭转角之间的关系服从剪切虎克定律，即PGI TL 0=φ 其中，T 为扭矩,0L 是试件的标距长度,P I 为圆轴截面的极惯性矩。
本实验我们采用“增量法”测量剪切弹性模量G ，对试件逐级增加同样大小的扭矩T ∆，相应地由测G 仪测出相距为0L 的两个截面之间的相对扭转角增量i φ∆。
如果每一级扭矩增量所引起的扭转角增量i φ∆基本相等，则说明T ∆和i φ∆成线性关系，这就验证了剪切胡克定律。
根据测得的各级扭转角增量的平均值φ∆，可用下式算出剪切弹性模量PI L T G ⋅∆⋅∆=φ0四、实验步骤1． 按图2-11布置好测量装置。
安装百分表时让百分表有一个初始读数，约为满量程的5%，并记录。
2． 测量试件的直径d 、试件标距L 0、引出半径b 、加载臂长a 。
3． 进行加载。
每级载荷为P ∆＝5N ，分四级加载至20N 为止，同时记录每次加载后百分表读数i A 。
五、数据记录及处理1. 根据记录的各级百分表读数求出相应的读数差i A ∆，并求出其算术平均值A ∆。
2．计算： 试件的极惯性矩 4132P I d π= 扭矩增量 T Pa ∆∆=扭转角增量 A b ∆∆φ=剪切弹性模量 PI L T G ⋅∆⋅∆=φ0 3． 测量结果φ∆取4为有效数字，G 取3位有效数字。
4． 把实验值和理论值加以比较。
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剪切弹性模量g的测定实验报告
剪切弹性模量G的测定实验报告
引言：
弹性模量是材料力学性质的重要参数，它描述了材料在受力作用下的变形能力。
剪切弹性模量G是弹性模量的一种，用于描述材料在剪切应力作用下的变形能力。
本实验旨在通过测定剪切弹性模量G的方法，掌握实验技巧，加深对材料
力学性质的理解。
实验仪器与材料：
1. 剪切弹性模量测定仪器
2. 弹性体样品（如橡胶块）
实验原理：
剪切弹性模量G可以通过测定剪切应力和剪切应变的关系来计算。
实验中，我
们将利用剪切弹性模量测定仪器对样品进行测试。
该仪器通过施加剪切力和测
量剪切应变，得到剪切弹性模量G的数值。
实验步骤：
1. 将弹性体样品放置在剪切弹性模量测定仪器上，并调整仪器使其处于平衡状态。
2. 施加一个恒定的剪切力，记录下施力的数值。
3. 测量样品在施力下产生的剪切应变，记录下剪切应变的数值。
4. 根据施力和剪切应变的数值，计算剪切弹性模量G的数值。
实验结果与分析：
根据实验数据计算得到的剪切弹性模量G的数值为X。
通过对实验结果的分析，
我们可以得出以下结论：
1. 弹性体样品在受力作用下发生剪切变形，剪切弹性模量G描述了材料抵抗剪
切应力的能力。
2. 弹性体样品的剪切弹性模量G的数值与材料的性质有关，不同材料的剪切弹
性模量G可能存在差异。
3. 实验中所使用的剪切弹性模量测定仪器对于测量剪切弹性模量G具有较高的
精确度和准确性。
实验误差与改进：
在实验过程中，可能存在一些误差，影响了实验结果的准确性。
可能的误差来
源包括：
1. 仪器的精度限制：剪切弹性模量测定仪器的精度可能存在一定限制，导致实
验结果的误差。
2. 样品的非理想性：实际样品可能存在缺陷或不均匀性，导致实验结果的误差。
3. 实验操作的不精确性：实验过程中操作的不精确性可能导致实验结果的误差。
为了减小误差，提高实验结果的准确性，可以采取以下改进措施：
1. 使用更精确的仪器：选择精度更高的剪切弹性模量测定仪器，提高实验结果
的准确性。
2. 提高样品的质量：选择质量更好的样品，并进行预处理，减小样品的非理想性。
3. 提高操作的精确性：在实验操作过程中，加强对仪器的调整和测量的准确性，减小实验误差。
结论：
通过本实验，我们成功测定了弹性体样品的剪切弹性模量G的数值，并对实验结果进行了分析和讨论。
实验结果表明，剪切弹性模量G是描述材料在剪切应力作用下的变形能力的重要参数。
同时，我们也认识到实验误差对实验结果的影响，并提出了改进措施。
通过本实验，我们不仅掌握了测定剪切弹性模量G 的方法，还加深了对材料力学性质的理解。