(4)材料切变模量G的测定
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。
材料剪切弹性模量G的测定
材料 剪切 弹性 模量G 的测
定
（1）原始试件尺寸。参照表15-5。 （2）实验数据。参照表15-6。 （3）根据式（15-15）、式（15-14）计算 出扭转角增量Δφi和材料剪切弹性模量G。
材料 剪切 弹性 模量G 的测
定
1.1实验目的及仪器设备
材料剪切弹性 模量G的测定
1.2实验原理 1.3实验步骤
1.4实验数据处理
材料的剪切弹性模量G是由材料本身 性质来确定的另一力学参数。本节介绍如 何利用实验来测定低碳钢的剪切弹性模量 G值，并验证剪切胡克定律。实验用到的 仪器包括NY-4型扭转测G仪、游标卡尺和 百分表。
材料 剪切 弹性 模量G 的测
定
1．验证胡测量得 出各级扭转角增量Δφi值
材料 剪切 弹性 模量G 的测
定
（1）准确量取试件标距l0。 （2）正确测量试件直径d。 （3）加载。首先挂上砝码托作为初荷载， 记录百分表的初始读数。再分四次加载，每加一 次记录一次读数。加砝码时要缓慢放手，以使之 为静载，并注意防止失落而砸伤人、物。 （4）实验完毕，卸载，整理数据。
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。
材料力学实验指导书(正文)
实验一材料在轴向拉伸、压缩时的力学性能一、实验目的1．测定低碳钢在拉伸时的屈服极限σs、强度极限σb、延伸率δ和断面收缩率 。
2．测定铸铁在拉伸以及压缩时的强度极限σb。
3．观察拉压过程中的各种现象，并绘制拉伸图。
4．比较低碳钢（塑性材料）与铸铁（脆性材料）机械性质的特点。
二、设备及仪器1．电子万能材料试验机。
2．游标卡尺。
图1-1 CTM－5000电子万能材料试验机电子万能材料试验机是一种把电子技术和机械传动很好结合的新型加力设备。
它具有准确的加载速度和测力范围，能实现恒载荷、恒应变和恒位移自动控制。
由计算机控制，使得试验机的操作自动化、试验程序化，试验结果和试验曲线由计算机屏幕直接显示。
图示国产CTM －5000系列的试验机为门式框架结构，拉伸试验和压缩试验在两个空间进行。
图1-2 试验机的机械原理图试验机主要由机械加载（主机）、基于DSP的数字闭环控制与测量系统和微机操作系统等部分组成。
（1）机械加载部分试验机机械加载部分的工作原理如图1-2所示。
由试验机底座（底座中装有直流伺服电动机和齿轮箱）、滚珠丝杠、移动横梁和上横梁组成。
上横梁、丝杠、底座组成一框架，移动横梁用螺母和丝杠连接。
当电机转动时经齿轮箱的传递使两丝杠同步旋转，移动横梁便可水平向上或相下移动。
移动横梁向下移动时，在它的上部空间由上夹头和下夹头夹持试样进行拉伸试验；在它的下部空间可进行压缩试验。
（2）基于DSP的数字闭环控制与测量系统是由DSP平台；基于神经元自适应PID算法的全数字、三闭环（力、变形、位移）控制系统；8路高精准24Bit 数据采集系统；USB1.1通讯；专用的多版本应用软件系统等。
（3） 微机操作系统试验机由微机控制全试验过程，采用POWERTEST 软件实时动态显示负荷值、位移值、变形值、试验速度和试验曲线；进行数据处理分析，试验结果可自动保存；试验结束后可重新调出试验曲线，进行曲线比较和放大。
可即时打印出完整的试验报告和试验曲线。
材力力学实验—材料切变模量G的测定
Page11
δ
b
扭角仪测试原理
测量的示意图
b
Page5
材料力学实验
等截面圆轴在比例极限内扭转时，若相距为L的两横截 面之间扭矩为常值，则两横截面间的扭转角为：
TL
GI p
b
TL TLb G
Ip Ip
增量法： 每一级载荷增量下
Gi
Ti L
i I p
Ti Lb
i I p
n
Gi
G i1 n
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材料力学实验
Wp
Page7
材料力学实验
圆轴表面上粘贴的两向应变花
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材料力学实验
等截面圆轴在比例极限内扭转时，微体的切应力与切应 变的关系为：
G
2 450 2 450
T
T
G
Wp 2 W 450 p
增量法： 每一级载荷增量下
Gi
Ti
2
(
450
)
W
i
p
n
Gi
G i1 n
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材料力学实验
材料力学实验
实验四 材料切变模量G的测定
Page1
材料力学实验
➢ 实验目的
用扭角仪测定中碳钢材料在比例极限内转角与扭矩的关系； 电测法测定中碳钢材料在比例极限内扭转切应力与切应变的关系 测定中碳钢材料的切变模量G；
➢ 实验设备与仪器
微机控制电子万能试验机 静态应变仪 扭角仪 百分表、游标卡尺
Page2
扭角仪与百分表
材料力学实验 百分表 扭角仪
Page3
➢ 实验试件
中碳钢实心圆轴试件
材料力学实验
材料力学 材料切变模量G的测定 实验报告
经过多半个学期的学习，我对材料力学有了初步的了解和认识，也学会了运用所学的知识来解决在实验中遇到的问题。实验中，百分表的误差会相对大一些，我的意见是将百分表可以改设为电子表，这样不用转动表盘就可以直接归零，同时也不会再产生因为人为扭动表盘而产生的误差，有助于提高实验的精确度。
十二．附录（实验数据）
如图纵坐标为T，横坐标为φ。
由图可知，我们可以清晰地看到扭矩与转角在允许的误差范围内呈线性关系，这就很好地证明了圆轴扭转时的虎克定律。
取图线上的两点A，B，带入 中，可以得到：
T/N∙m
123.9
0
247.8
7.858
371.7
8.012
495.6
8.32
619.5
9.234
电测法测切变模量G（取第一组数据）
8.475
495.6
9.245
619.5
8.937
由图可知，我们可以清晰地看到扭矩与转角在允许的误差范围内呈线性关系，这就很好地证明了圆轴扭转时的虎克定律。
取图线上的两点A，B，带入 中，可以得到：
电测法测切变模量G（取第一组数据）
载荷/KN
1
P
ΔP
ξ
Δξ
1
0
2
1
-250
-250
3
1
-499
-249
（3）
由式(1)~(3)得到：
（4）
由于应变片只能直接测出正应变，不能直接测出切应变，故需找出切应变与正应变的关系。圆轴扭转时，圆轴表面上任意一点处于纯剪切受力状态，根据图二所示正方形微体变形的几何关系可知：
（5）
由式（2）~（5）得到：
（6）
根据上式，实验时，我们在试件表面沿45o方向贴应变片（一般贴二向应变花，如图三所示），即可测出材料的切变模量G。
材料力学实验报告
1. 了解材料力学实验的基本原理和方法。
2. 掌握材料力学实验的基本操作技能。
3. 通过实验，验证材料力学理论，加深对材料力学基本概念和原理的理解。
4. 培养学生严谨的科学态度和实验操作能力。
二、实验内容1. 金属拉伸实验2. 金属扭转实验3. 材料切变模量G的测定三、实验原理1. 金属拉伸实验：通过拉伸试验，测定材料的弹性模量、屈服强度、极限抗拉强度等力学性能指标。
2. 金属扭转实验：通过扭转试验，测定材料的扭转刚度、剪切强度极限等力学性能指标。
3. 材料切变模量G的测定：通过扭转试验，测定材料的切变模量G，验证圆轴扭转时的虎克定律。
四、实验仪器1. 金属拉伸试验机2. 金属扭转试验机3. 电测仪4. 游标卡尺5. 扭角仪6. 电阻应变仪7. 百分表1. 金属拉伸实验（1）将试样安装在试验机上，调整试验机至适当位置。
（2）启动试验机，逐渐增加拉伸力，记录拉伸过程中的应力、应变数据。
（3）绘制应力-应变曲线，分析材料的力学性能。
2. 金属扭转实验（1）将试样安装在扭转试验机上，调整试验机至适当位置。
（2）启动试验机，逐渐增加扭矩，记录扭转过程中的扭矩、扭角数据。
（3）绘制扭矩-扭角曲线，分析材料的力学性能。
3. 材料切变模量G的测定（1）将试样安装在扭转试验机上，调整试验机至适当位置。
（2）启动试验机，逐渐增加扭矩，记录扭矩、扭角数据。
（3）利用电阻应变仪、百分表等仪器，测量试样表面的应变。
（4）根据虎克定律，计算材料的切变模量G。
六、实验数据及结果分析1. 金属拉伸实验（1）根据应力-应变曲线，确定材料的弹性模量、屈服强度、极限抗拉强度等力学性能指标。
（2）分析材料在不同应力状态下的变形特点。
2. 金属扭转实验（1）根据扭矩-扭角曲线，确定材料的扭转刚度、剪切强度极限等力学性能指标。
（2）分析材料在不同扭角状态下的变形特点。
3. 材料切变模量G的测定（1）根据扭矩、扭角、应变数据，计算材料的切变模量G。
实验七切变模量g的测定
实验七 切变模量G 的测定
一、实验目的要求
在比例极限内验证扭转虎克定律,测定切变模量G
二、实验设备和仪器
扭转试验机、游标卡尺、扭角仪等
三、实验原理
在低碳钢试件上安装扭角仪（图7-1）以测量扭转角，按选的标距0L ，将扭角仪的A 、B 两个环分别固定在标距的两端截面上，若这两截在发生相对转动，千分表就表示出标距，试件中心轴线为b 分别在A （或B ）截面上点的相位移δ故A 、B 横截面的相对扭转角为：
图7-1
在材料的剪切比例极限内，扭转角公式为： p
0GJ L M =ϕ 式中0M 为扭矩，p J 为圆截面的极惯性矩。
同样采取增量法，逐级加载，如每增同样大小的扭矩0M ∆，扭转角的增量ϕ∆基本相等，这就验证了虎克定律，根据测得的各级扭转角
增量ϕ∆，可用下式算出相应的切变模量：p 0
n I L M G i ϕ∆∆=
式中下标i 为加载级数（i = 2,1n ）。
四、实验步骤
1) 用划线机在试件两端划标距为0L 的圆周线，用游标卡尺在标距两端及中间三处互垂方
向各测量试件直径，并记在试件尺寸表中。
2) 根据材料的剪切比例极限p τ和扭角仪量程拟定加载方案，确定最终扭矩值，加载次数
和扭矩增量n M ∆。
3) 根据拟定的加载方案，选择测扭矩度盘的量程。
4) 安装试件和扭角仪将试件装入试验机夹头，然后把A 、B 环固定在标距两端的圆周线
上，将千分表固定在A 环上，最后用游标卡尺测量试件轴线到千分表顶杆的实际距离b 。
5) 预加一定的载荷（略小于最终载荷），卸载检查试验机和扭角仪是否处于正常状态。
6) 用手摇逐级加载，每增加一级n M ∆，读一次扭角仪读数，并记录直至最终载荷。
切变模量体变模量
切变模量体变模量切变模量与体变模量是材料力学性质的重要参数，通常用来描述材料在受到外力时的应变特性。
切变模量描述材料在受到剪切力时的应变调节能力，体变模量描述材料在受到体积力时的应变调节能力。
本文将从理论基础、实验测定以及应用领域等方面进行较为详细的介绍。
一、理论基础：切变模量和体变模量均属于弹性模量的范畴，在材料力学领域中具有重要地位。
弹性模量是描述材料抵抗变形能力的一种参数，其中切变模量描述了材料对剪切力的应变调节能力，体变模量描述了材料对体积力的应变调节能力。
切变模量常用符号为G，单位为帕斯卡（Pa），体变模量常用符号为K，单位同样为帕斯卡（Pa）。
切变模量和体变模量的数值通常与物质的性质有关，不同材料具有不同的数值。
根据力学理论的基本方程，切变模量与体变模量可以通过弹性模量E、泊松比ν之间的关系来推导和计算。
具体而言，根据定义，切变模量G与弹性模量E、泊松比ν的关系为G = E / (2(1+ν))，而体变模量K与弹性模量E、泊松比ν的关系为K = E / (3(1-2ν))。
二、实验测定：切变模量和体变模量的实验测定主要通过材料试件在受到外力后的变形实验来完成。
对于切变模量，常见的实验方法包括剪切实验和扭转实验。
剪切实验通常通过加在两个平行表面上的平行力来对试件进行拉伸和剪切，通过测量应力应变曲线，可以得到材料的切变模量。
扭转实验则是通过试件在外力作用下进行旋转，并测量扭转角和扭转力来计算切变模量。
对于体变模量，常见的实验方法包括拉伸实验和压缩实验。
拉伸实验是将试件拉伸并测量拉伸力和伸长量，从而得到材料的体变模量。
而压缩实验则是将试件进行压缩，并测量压缩力和压缩变形来计算体变模量。
实验测定方法通常需要在标准试验条件下进行，以确保结果的准确性和可比性。
三、应用领域：切变模量和体变模量在工程领域广泛应用，对材料的力学性能有重要的影响和指导作用。
在土力学领域，切变模量和体变模量被广泛应用于土体力学参数的确定以及地基工程的设计中。
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。
切变模量G的测定
纯扭转变形下测定金属材料的切变模量G[实验目的]1、学习测量材料切变模量的一种方法。
2、在比例极限内，验证剪切胡克定律，并测量铝合金的切变模量G 。
3、学习并掌握利用百分表测量微小长度变化的操作要点和方法。
4、学习用逐差法处理数据。
[使用仪器设备和工具]纯扭转加载装置、测力装置、百分表、扳手等。
[加载装置介绍]如上图所示，空心圆管试样（扭转轴）左端固定，右端由一轴承支撑（此处轴承芯与圆管试样固接，用三个朔料手柄均匀的受力拧紧——使轴承芯位于轴承座的中心，把轴承固定在轴承座上，以防止圆管右端受横向力作用而发生弯曲变形，从而保证圆管只受扭矩作用，实现圆管的纯扭转变形），圆管的右端部固结一根与其轴线相垂直的扭臂，在扭臂一端部施加横向力F ，另一端固定一直板（轴线与空心圆管轴线平行）伸出轴外，再在其端部用测量位移的百分表（或千分表）来测量其变形。
[实验原理]1. 切变模量G 的测定由剪切胡克定律可知，在材料的剪切比例极限τP 内，对于一种材料制成的圆轴来说，其扭转变形时的扭转角υ与其所受的扭力偶矩M T 成正比，其计算公式为：扭转轴固定座 百分表夹表杆ρTρGIGILMTL φ==式中，T = M T 为扭矩，L 为扭转轴的标距长度，I ρ为扭转轴横截面的极惯性矩，G = M T L ／υI ρ为比例系数，其数值随材料不同而异，称为材料的切变模量。
在上述加载装置中，M T = F ·L N ，υ ≈ Y b ／L b = N ／mL b ，I ρ= π(D 4－d 4)／32，于是有：)(32G 44b N dDN LLFL m-=式中，Y b = N ／m 为用百分表（或千分表）测得的扭臂外伸直板上百分表触点处的竖向位移，N 为对应百分表（或千分表）转过的格数，m 为百分表（或千分表）表对竖向位移的放大倍数（用百分表测量m = 100 ，若用千分表测量m = 1000）；L N 为扭力臂长度，即力F 的作用点至圆管轴线的距离；L b 为扭臂外伸直板上百分表触点处至圆管轴线的距离。
（4）材料切变模量G的测定
（4）材料切变模量G的测定材料切变模量G的测定实验（⼀）⽤百分表扭⾓仪法测定切变模量G⼀、⽬的在⽐例极限内验证扭转时的剪切虎克定律，并测定材料的切变模量G。
⼆、仪器设备1、多功能组合实验台2、百分表三、试件空⼼圆管：材料为不锈钢、内径d= 40.2 mm、外径D= 47.14 mm、长度L=420mm四、预习要求：1、阅读第⼆章中多功能组合实验台⼯作原理、使⽤⽅法以及百分表的⼯作原理。
五、实验原理与⽅法实验装置如图3-13所⽰，加载⽰意图见图3-14。
试件的⼀端安装在圆管固定⽀座上，该端固定不动，另⼀端可以转动，并在可动端装有⼀滚珠轴承⽀座加以⽀承。
靠近轴承安装⼀横杆AB，在A点通过加载⼿轮加载。
这样试件在荷载作⽤下，仅仅受到纯扭转的作⽤。
可动端只能产⽣绕空⼼圆管轴线⽅向的⾓位移。
当试件受到扭转作⽤时，可动端的横截⾯转动，此时横杆也转动。
通过百分表（或千分表）测定B点的位移（由于B点转动⾓很⼩，B点的位移约等于B点的弧长），（见图3-15）。
这样便可以计算出试件可动端的转⾓⼤⼩?图3-13 扭转实验装置图3-14扭转加载⽰意图图3-15圆管转⾓⽰意图根据扭转变形公式PGI TL ?=?? 式中：b B ?=??；△T=△P ×a 可计算出切变模量 )(3244d D I P -=πPI TL G = 施加载荷△P 时，试件便受到扭矩△T=△P ×a 的作⽤，对试件分级加载，由于各级荷载相等,故相应于每级加载后的读数增量△B 也应基本相等（即??相等），从⽽验证了剪切虎克定律。
根据实验中测得的扭转⾓增量??，便可以求出切变模量G 。
六、实验步骤1、打开测⼒仪电源，如果此时数字显⽰不为“0000”，⽤螺丝⼑将其调整为“0000”。
2、旋转百分表外壳，使⼤指针指到“0”。
3、顺时针转动加载⼿轮加载，分四级加载，每级加载200N ，⼀直加到800N（200N →400N →600N →800N ）。
实验一--低碳钢和铸铁拉伸时力学性能的测定讲解学习
实验一 低碳钢和铸铁拉伸时力学性能的测定一、实验目的1.观察分析低碳钢的拉伸过程，了解其力学性能；绘制拉伸曲线F-△L ，由此了解试样在拉伸过程中变形随载荷的变化规律以及有关物理现象；2.测定低碳钢材料在拉伸过程中的几个力学性能指标：s σ、b σ、δ、ψ；3.了解万能材料试验机的结构原理，能正确独立操作使用。
二、实验设备1.SHT5305拉伸试验机。
2.x —Y 记录仪。
3.游标卡尺。
三、拉伸试样四、实验原理和方法首先将试件安装于试验机的夹头内，之后匀速缓慢加载，试样依次经过弹性、屈服、强化和颈缩四个阶段，其中前三个阶段是均匀变形的。
1.弹性阶段 是指拉伸图上的OA ´段，没有任何残留变形。
在弹性阶段，存在一比例极限点A ，对应的应力为比例极限p σ，此部分载荷与变形是成比例，εσE =。
2.屈服阶段 对应拉伸图上的BC 段。
金属材料的屈服是宏观塑性变形开始的一种标志，是位错增值和运动的结果，是由切应力引起的。
在低碳钢的拉伸曲线上，当载荷增加到一定数值时出现了锯齿现象。
屈服阶段中一个重要的力学性能就是屈服点，对应的屈服应力为0/A F SL S =σ3.强化阶段 对应于拉伸图中的CD 段。
变形强化标志着材料抵抗继续变形的能力在增强。
这也表明材料要继续变形，就要不断增加载荷。
D 点是拉伸曲线的最高点，载荷为F b ，对应的应力是材料的强度极限或抗拉极限，记为b σ0/A F b b =σ4.颈缩阶段 对应于拉伸图的DE 段。
载荷达到最大值后，塑性变形开始局部进行。
这是因为在最大载荷点以后，形变强化跟不上变形的发展，由于材料本身缺陷的存在，于是均匀变形转化为集中变形，导致形成颈缩。
材料的塑性性能通常用试样断后残留的变形来衡量。
轴向拉伸的塑性性能通常用伸长率δ和断面收缩率ψ来表示，计算公式为%100/001⨯-=l l l ）（δ%100/010⨯-=A A A ）（ψ式中，l 0、A 0分别表示试样的原始标距和原始面积；l 1、A 1分别表示试样标距的断后长度和断口面积。
低碳钢切变模量g的测定实验总结与反思
实验总结与反思1. 实验目的本实验的目的是测定低碳钢的切变模量g。
切变模量是材料的重要力学性能参数，用来描述材料在剪切载荷作用下的变形能力。
通过测定低碳钢的切变模量，可以对其力学性能进行评估，为工程应用提供参考。
2. 实验原理本实验采用了简单剪切试验法来测定低碳钢的切变模量。
简单剪切试验是一种常用的力学试验方法，通过施加垂直于材料切面的剪切应力，观察材料在剪切载荷作用下的变形情况，从而得到切变模量。
3. 实验步骤3.1 准备工作在进行实验之前，我们需要准备以下实验装置和材料：•剪切试验机：用来施加剪切载荷的设备；•低碳钢试样：作为实验对象的材料；•厚度计：用来测量试样的厚度；•量角器：用来测量试样的切变角度。
3.2 实验操作1.根据实验要求，切割合适尺寸的低碳钢试样；2.使用厚度计测量试样的厚度，并记录下来；3.将试样放入剪切试验机的夹具中，保证试样处于水平状态；4.调整剪切试验机的剪切速率和剪切位移，根据要求施加剪切载荷；5.观察试样在剪切载荷作用下的变形情况，并使用量角器测量试样的切变角度；6.根据测量结果，计算低碳钢的切变模量。
4. 关键观点与重要发现通过本实验的操作，我们获得了以下关键观点和重要发现：1.低碳钢的切变模量随着剪切载荷的增加而增加。
在实验中，当剪切载荷增大时，观察到低碳钢试样的切变角度也增大，说明低碳钢的变形能力随之增强。
2.切变模量与材料的力学性能有关。
低碳钢属于一种较软的材料，其切变模量较小。
相比之下，高碳钢等硬度较高的材料切变模量较大。
3.切变模量还受到温度和材料微结构等因素的影响。
在实验中，如果增加低碳钢试样的温度或改变其组织结构，可能会导致切变模量的变化。
5. 进一步思考通过本实验，我对低碳钢的切变模量和其它相关的力学性能有了更深入的了解。
然而，我认为还有一些问题值得进一步思考和研究：1.如何提高低碳钢的切变模量？目前，低碳钢的切变模量较小，有限制其在某些工程领域应用的问题。
材料切变模量G的测定
材料切变模量G的测定一、扭转试验扭转试验是一种常用的测定材料切变模量G的方法。
该方法通常使用一个扭转试样（通常为圆柱形），通过对试样加施扭转力来产生扭转应力和扭转应变。
根据试样的几何参数和力学方程，可以计算出材料的切变模量。
在进行扭转试验时，首先要选择合适的试样和试验设备。
试样的形状通常是圆柱形、圆盘形或圆环形，其尺寸应根据试验要求确定。
试验设备包括扭转机或扭振仪等，可通过控制扭转力或测量试样上的应变来获得相应的应力和应变。
接下来，将试样固定在扭转机或扭振仪上，并施加适度的扭转力。
通过在试验过程中测量扭转角度和应变，可以计算出试样的切变模量。
通常需要进行多组试验以获得准确的结果。
二、剪切应变测量法剪切应变测量法是另一种测定材料切变模量G的方法。
该方法通常使用剪切应变计进行测量。
剪切应变计是一种可以测量试样中的剪切应变的装置。
它由一种敏感元件和一个可变间距的夹具组成。
当试样受到剪切应力时，夹具会发生位移，由此可以计算得到剪切应变。
在进行剪切应变测量时，首先要将剪切应变计夹在试样上。
然后在试样上施加一定的剪切应力，通过测量夹具的位移或应变计的信号，可以计算出试样中的剪切应变。
最后，根据材料的几何参数和应变与应力的关系，可以计算出材料的切变模量。
三、弹性波传播法弹性波传播法是一种可以测定材料切变模量G的非破坏性方法。
该方法利用材料中弹性波的传播速度与材料的力学性质相关的特点，通过测量弹性波传播的速度来计算出材料的切变模量。
在进行弹性波传播试验时，通常使用超声波或激光等作为激励源。
通过在试样上产生弹性波，并用传感器测量弹性波传播的时间和距离，可以计算出弹性波的传播速度。
根据波的传播速度与材料的弹性性质之间的关系，可以计算出材料的切变模量。
总结：上述是几种常用的测定材料切变模量G的方法。
每种方法都有其特点和适用范围，选择合适的方法取决于具体的实验要求和试验条件。
通过测定材料的切变模量G，我们可以了解材料的抗剪性能，并用于材料的设计和工程应用中。
低碳钢切变模量g的测定实验总结与反思
低碳钢切变模量g的测定实验总结与反思一、实验目的本次实验旨在通过测量低碳钢切变模量g的方法，掌握金属材料力学性能测试的基本原理和方法，加深对材料力学性能的认识。
二、实验原理切变模量g是指材料在剪切应力下产生剪切应变时的比例系数。
其计算公式为：g=τ/γ，其中τ为剪切应力，γ为剪切应变。
本次实验采用悬挂法测定低碳钢切变模量g。
具体步骤如下：1.将低碳钢试样悬挂于两个支架之间，并使试样垂直于地面。
2.在试样上方施加一个重物，使试样发生一定角度的弯曲。
3.记录试样弯曲前后两个点之间的距离差ΔL。
4.根据重物施加力F和试样截面积A计算出剪切应力τ。
5.根据ΔL/L0计算出剪切应变γ。
6.根据公式g=τ/γ计算出低碳钢的切变模量g。
三、实验步骤1.准备工作：清洗仪器设备并检查是否完好，准备试样。
2.将低碳钢试样悬挂于两个支架之间，并使试样垂直于地面。
3.在试样上方施加一个重物，使试样发生一定角度的弯曲。
4.记录试样弯曲前后两个点之间的距离差ΔL。
5.根据重物施加力F和试样截面积A计算出剪切应力τ。
6.根据ΔL/L0计算出剪切应变γ。
7.根据公式g=τ/γ计算出低碳钢的切变模量g。
四、实验结果1.测量数据如下表所示：序号F(N) ΔL(mm) L0(mm) τ(MPa) γ1 10 2.5 200 0.25 0.01252 20 3.0 200 0.50 0.0153 30 3.5 200 0.75 0.01754 40 4 200 1 0.022.计算结果如下表所示：序号τ/γ(MPa) g(GPa)1 20 162 33 223 43 244 50 25五、实验分析及反思通过本次实验，我对低碳钢的切变模量g有了更深入的了解。
同时，也掌握了金属材料力学性能测试的基本原理和方法。
在实验过程中，我发现悬挂试样时需要注意试样的垂直度，以免影响测量结果。
另外，在计算剪切应力时需要准确测量重物施加力和试样截面积，否则会影响计算结果的准确性。
g试验检测原理
g试验检测原理
"G试验"是一种常用的试验方法，用于评估材料的抗拉强度和抗拉性能。
以下是G试验的一般原理：
1. 样品准备：从待测试材料中制备出具有标准尺寸和形状的试样。
2. 夹持样品：将试样放置在试验机的夹具中，确保样品的位置稳定，并能够在试验过程中受到均匀的拉力。
3. 施加力：通过试验机施加力，使试样受到拉伸，力的大小逐渐增加，直到试样发生破坏。
4. 监测变形和力的变化：在试验过程中，通过传感器或测量仪器监测试样的变形和施加的力的变化。
这些数据可以用来计算应力-应变曲线、弹性模量、屈服强度、断裂强度等参数。
5. 记录和分析数据：将试验过程中的数据记录下来，并进行分析和计算，以得出材料的抗拉强度和抗拉性能等指标。
需要注意的是，具体的G试验的原理和步骤可能会根据不同的材料和试验要求而有所不同。
在进行G试验时，应遵循相关的标准和规范，以确保试验的准确性和可重复性。
材料切变模量 的测定
材料切变模量的测定材料切变模量是材料力学性质中的一个重要指标，它能够表征材料在受到切变力作用下的抵抗能力。
材料切变模量的测定对于评估材料的性能具有重要意义。
本文将介绍材料切变模量的测定原理和方法。
材料切变模量是材料的一种机械性质。
当材料受到切向载荷时，材料内部会产生切变应力，这种应力会引起材料变形，而产生的材料应变量，称为剪应变。
材料的切变模量是表示材料在受到切向载荷时，承受剪应力的能力和剪应变量之比。
材料的切变模量可以用来描述材料在切变变形状态下的体积变化情况，同时也可以表征其抗切能力。
对于一些需要承受剪切载荷的工程结构来说，其抗切能力是一个关键的性质，因此材料切变模量的测定对于材料的应用具有重要的意义。
二、测量方法1. 弹性模量法弹性模量法是一种通过测量材料的应力-应变曲线来推算材料切变模量的方法。
通常选择成材厚度小于杆长的薄杆，其在切向受力下会产生弯曲变形，通过测量材料受力后的挠度以及截面形状和尺寸，可以计算出材料的剪应力和剪应变量。
进而通过测定剪应变曲线和受力挠度的关系，可以计算出材料的剪模量。
2. 扭转法扭转法是通过将杆状样品固定在两端，在其中心建立一定的切向载荷，产生扭转变形后测定杆的扭转角度来计算切变模量。
对于这种方法来说，采用的样品必须足够长，可以在剪切变形的过程中完全发挥其机械性能。
三、实验操作步骤（1）准备试样将材料锯成规定的长、宽、厚的薄板状试样。
试样的宽度和长度应该满足成材宽度大于等于试样宽度，成材长度大于等于试样长度。
试样长度一般为20cm左右，宽度为1-2cm，厚度一般为0.5～1mm。
（2）测定试验数据将试样固定在实验台上，在一段距离处施加力。
在产生变形的情况下测量材料边缘的距离（变形）。
（3）计算模量根据材料的应力-应变关系，可以计算出材料的剪模量。
具体计算公式为：G=4L/πd^3F/δ其中，L为试样长度，d为试样直径，F为施加的力，δ为变形量。
最后通过实验数据曲线拟合计算出该材料的切变模量。
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材料切变模量G的测定
实验（一）用百分表扭角仪法测定切变模量G
一、目的
在比例极限内验证扭转时的剪切虎克定律，并测定材料的切变模量G。
二、仪器设备
1、多功能组合实验台
2、百分表
三、试件
空心圆管：材料为不锈钢、内径d= 40.2 mm、外径D= 47.14 mm、长度L=420mm
四、预习要求：
1、阅读第二章中多功能组合实验台工作原理、使用方法以及百分表的工作原理。
五、实验原理与方法
实验装置如图3-13所示，加载示意图见图3-14。
试件的一端安装在圆管固定支座上，该端固定不动，另一端可以转动，并在可动端装有一滚珠轴承支座加以支承。
靠近轴承安装一横杆AB，在A点通过加载手轮加载。
这样试件在荷载作用下，仅仅受到纯扭转的作用。
可动端只能产生绕空心圆管轴线方向的角位移。
当试件受到扭转作用时，可动端的横截面转动，此时横杆也转动。
通过百分表（或千分表）测定B点的位移（由于B点转动角很小，B点的位移约等于B点的弧长），
∆（见图3-15）。
这样便可以计算出试件可动端的转角大小ϕ
图3-13 扭转实验装置
图3-14扭转加载示意图 图3-15圆管转角示意图
根据扭转变形公式
P
GI TL ∆=∆ϕ 式中：b B ∆=∆ϕ； △T=△P ×a 可计算出切变模量 )(3244d D I P -=π
P
I TL G ϕ∆∆= 施加载荷△P 时，试件便受到扭矩△T=△P ×a 的作用，对试件分级加载，由于各级荷载相等,故相应于每级加载后的读数增量△B 也应基本相等（即ϕ∆相等），从而验证了剪切虎克定律。
根据实验中测得的扭转角增量ϕ∆，便可以求出切变模量G 。
六、实验步骤
1、打开测力仪电源，如果此时数字显示不为“0000”，用螺丝刀将其调整为“0000”。
2、旋转百分表外壳，使大指针指到“0”。
3、顺时针转动加载手轮加载，分四级加载，每级加载200N ，一直加到800N
（200N →400N →600N →800N ）。
每加一级荷载后，读取百分表的读数并记录。
为了保证实验数据的可靠性，须重复进行三次实验，取一组线性较好的（也就是读数差基本相等的）数据进行计算。
注意事项：
1、切勿超载．．．．，所加荷载最大不能超过．．．．．．．．．．1000N ，否则将损坏试件．．．．．．．。
2、保护好百分表．．．．．．，防止其脱落摔坏．．．．．．．。
七、预习思考题
1、试件在可动端为什么要加装滚动轴承支座？
2、在实验中是怎样验证剪切虎克定律的？怎样测定和计算G ？
实验（二） 电测法测定切变模量G
一、实验目的
用应变电测法测定材料的切变弹性模量G 。
二、实验设备与仪器
(1)多功能组合实验台。
(2)静态电阻应变仪。
三、实验原理和方法
在剪切比例极限内，切应力与切应变(γ)成正比，这就是材料的剪切胡克定律，其表达式为
γτG =
式中，比例常数G 即为材料的切变模量。
由上式得
γ
τ=G 式中的τ和γ均可由实验测定，其方法如下：
(1)τ的测定：图3-23所示装置，试件贴应变片处是空心圆管，横截面上的内力如图3-16(a )所示。
试件贴片处的切应力为
t
W T =
τ 式中，W t 为圆管的抗扭截面系数。
(2)γ的测定：在圆管表面与轴线成±45°方向处各贴一枚规格相同的应变片(见图3-16(a ))，组成图3-16(b )所示的半桥接到电阻应变仪上，从应变仪上读出应变值γε。
由电测原理可知(见指导书第2章2..4节)，读数应变应当是45°方向线应变的2倍，即
︒=452εεr
另一方面，圆轴表面上任一点为纯剪切应力状态(见图3-16(c ))。
根据广义胡克定律有
[]2
21)(1)(13145γττμτμτσσε==+=--=-=︒G E E
u E
即 452εγ=
r εγ=
图3-16
γ
εγτt W T G == 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i γε∆，从每一级加载中，可求得切变模量为
i
t i i W T G γε∆= 同样采用端直法，材料的切变模量是以上G i 的算术平均值，即
∑==n
i i G n G 1
1 四、实验步骤
(1)测量并记录有关尺寸。
(2)组桥接线。
(3)加载分四级进行，每级加载200N （200 N →400 N →600 N →800 N )，分别记录每级载荷下的应变值。
注意事项：
1、切勿超载．．．．，所加荷载最大不能超过．．．．．．．．．．1000N ，否则将损坏试件．．．．．．．。
2、测试过程中．．．．．，不要震动仪器、设备和导线．．．．．．．．．．．．，否则将影响测试结果．．．．．．．．．，造成较大的误差．．．．．．．。
3、注意爱护好贴在试件上的电阻应变片和导线．．．．．．．．．．．．．．．．．．．，不要用手指或其它工具破坏电阻应变片的．．．．．．．．．．．．．．．．．．防潮层．．．，造成应变片损坏．．．．．．．。
五、实验结果处理
从三组实验数据中，选择较好的一组，按实验记录数据求出切变模量G i ，即
i
t i i W T G γε∆∆=
采用端直法，材料的切变模量为G ，即 ∑==n
i i G n G 1
1。