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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 0

GI P

由以上公式可以写成

T L0 G

I 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。

G

T 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 c

k b k T01

T12

T23

T34

放大系数平均

1 n

( ii 1 ) m

n i1

T1

k 100m

m

b

b 100 （mm）欢迎下载2

L0

(GP a )L0自测 d 4

G

Pm L O自测P d 10( mm)

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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。

平均

1 n

(

ii 1

) m

n i1

m

m

b

b100（mm）

式中： n 为加载级数。

2．作图

以扭矩 T 为纵坐标，扭转角Ф为横坐标，作图。观察各点是否近似在一条直线

上，以验证虎克定律。作图时，应使用坐标纸，并选择合适的比例尺

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