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

T

W 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

T

G

2W p

根据本实验：T P a

故：

P a

G

2W 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：G

I 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 b

G

I 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=1000N

d 3

由 W p，W p=12.5569x10 -6 m3

16

将数据进行单位换算，然后利用

P a

G ：

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=80.3GPa

P a L b，将百分表数值及其他数据（其中Ip d 4

根据公式 G

2. 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：