切变模量

测材料切变模量

姓名： 唐智浩 学号：36050222

一、实验目的

1、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；

2、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

3、测定中碳钢材料的切变模量G ；

二、实验原理与方法 1、扭角仪测试原理

扭角仪是在小变形前提下，通过测量圆周上一点的切线位移来得到试件两截面相对扭转角的实验装置。

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：

b

δϕ=

T L T Lb ∆∆

p

TL

GI ϕ=

b

δϕ=

增量法：

p p

TL TLb G I I ϕδ==

每一级载荷增量下 1

n

i

i G

G ==

∑

2、电测法测扭转切应变

设所取正方形的边长为a,则有：

微体变形图

H

D’

DD AD

γ'≈

45/cos()o DD DH '

==0

45DH

BD

ε-=

AD a

=BD

=0

45452DD AD

a

a

εγε--'≈=

== 圆轴表面的扭转切应力的计算：

p

T W τ=

三、实验步骤 1、拟定加载方案

2、草拟实验所需各类数据表格

3、测量试件尺寸

4、试验机准备、试件安装和仪器调整

5、确定组桥方式、接线和设置应变仪参数

6、检查及试车

7、进行试验

8、整理各种仪器设备，结束试验

四、数据列表

试验时间：2007-12-7 本组同学：唐智浩、陈世春

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 τγ

=0

452p p

T T G W W τγγε-=

==

4545

22γεε-==-0452()i i p

i T G W ε-∆=

∆增量法： 每一级载荷增量下

1

n

i

i G

G n

==

∑+450

-450

P

百分表

试验机号：8 计算机号：8 应变仪号：8 试件号：8

压力臂a=128mm 扭转力臂b=64mm 轴直径d=40mm 轴长度L=132mm

电路图如下：

实验装置图

P

B

B

A

C

D

应变仪

R

仪内电阻

上+45

上-45 B

侧片

温补片

R

仪内电阻

应变仪

B

A

C

D

1/4桥

1/2桥

数据记录: ① 1/4桥:

加载数（KN ）

通道1 通道2 通道3 通道4 百分表(mm) 1 0 0 0 0 0 2 -71 51 -76 49 0.051 3 -140 106 -141 105 0.102 4 -208 158 -218 152 0.158 5

-274

216

-286

211

0.210

A

C

C

D

D

应变仪

应变仪

R

R

下+45

下-45 上-45 上+45

下-45

下+45

1/2桥

全桥

A

② 半桥:

加载数（KN ）

通道1 通道2 百分表(mm)

1 0 0

0 2 122 124 0.055 3 246 248 0.098 4 369 373 0.150 5

493

498

0.209

③ 全桥：

加载数（KN ）

通道1 百分表（mm ）

1 0 0

2 247

0.042 3 493 0.092 4 740 0.144 5

987

0.198

五、数据处理

1、扭转角测切变模量：

i i i i p i p

T L T Lb

G I I ϕδ∆∆=

=

∆∆

2、应变测切变模量：

其中W P =πd 3/16 =1.2566*10-5m 3 I p =πd 4/32=2.5132*10-7m 4 a=0.128m b=0.064m L=0.132m d=0.040m

应变差值： ① 1/4桥：

加载数（KN ） △T (N*m) △ε1

△ε2

△ε3

△ε4 百分尺(mm)

1

2 128 71 51 76 49 0.051

3 128 69 55 65 56 0.051

4 128 68 52 63 47 0.056

5 128 6

6 58 68 59 0.052 平均 128

68.5

54

68

57.25

0.0525

得△ε=60.8125*10-6, △T=128N*m ，△δ=0.0525*10-3m ， 则由扭转角测得 G=81.96GPa 由应变仪测得 G=83.75GPa

② 1/2桥：

加载数

△T(N*m)

2△ε1

2△ε

2

百分表(mm)

0452()i i p

i T G W ε-∆=

∆