实验二 材料切变模量G的测定

实验二 材料切变模量G 的测定

一、实验目的

测定碳钢的剪切弹性模量G 。

二、设备和仪器

1．游标卡尺，百分表，钢板尺

2．XH180型G 值测定实验台

三、试验原理

试样直径d=10mm ，标距L=230mm ，表臂130mm ，力臂200mm 。砝码四个，每个重 △F=1.96N(200克)。

在弹性范围内进行圆截面试样扭转实验时，扭矩T 与扭转转角中之间的关系符合扭转变形的胡克定律

P GI TL /=φ，

式中：32/4d I P π=为截面的极惯性矩。

当试样长度L 和极惯性矩I P 均为已知时，只要测得扭矩增量△T 和相应的扭转角增量△Φ，可由式

P I L T G ⨯∆⨯∆=φ/

计算得到材料的切变模量。

试样受扭后，加力杆绕试样轴线转动，使右端产生铅垂位移B(单位为mm)，该位移由安装在B 端的百分表测量。当铅垂位移很小时，加力杆的转动角(亦即试样扭转角) △Φ也很小，应有tan(△Φ)=B ／b≈△Φ，式中b 为百分表触头到式样端面圆心的距离，加力杆的转角△Φ即为圆截面试样两端面的相对扭转角△Φ(单位为弧度)。

四、试验步骤

1．试验前用手指轻轻敲击砝码盘，观察百分表是否灵活摆动，以检查装卡是否正确。

2．记录百分表初末读数或将百分表调零。

3．逐级加载，每级增加一个砝码后记录百分表初末读数，共加载四次，由于顶丝有微小滑动，每个砝码多次加卸记录其引起的位移不一样，然后卸载，重复上述步骤，共测量三次。

五、注意事项

1.砝码要轻拿轻放，不要冲击加载。不要在加力臂或砝码盘上用手施加过大力气。

2.不要拆卸或转动百分表，保证表杆与刚性臂间稳定、良好的接触。

六、实验结果处理

七、思考题

1．实验过程中，有时会出现加了砝码而百分表指针不动的现象，这是为什么？应采取什么措施？

答、加载砝码时百分表指针不动的原因：百分表可能出现故障，百分表触头没接触转角臂，转角臂与试样联接松动。

应采取的措施：检查百分表；百分表触头接触转角臂，并且预压一圈；转角臂与试样联接牢固，不能有相对转动。

2．用等增量法加载测剪切弹性模量G与一次直接加载到允许的最大载荷测得的G值有何不同？

答、逐级加载方法所求出的弹性模量与一次加载到最终值所求出的弹性模

量不相同，采用逐级加载方法所求出的弹性模量可降低误差，同时可以验证材料此时是否处于弹性状态，以保证实验结果的可靠性。

3．试件的形状和尺寸，选取的标距长度，对测定剪切弹性模量G有无影响？答、弹性模量是材料的固有性质，与试件的尺寸和形状无关。