(4)材料切变模量G的测定.doc

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= mm 、外径 D= mm 、长度 L =420mm 四、预****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), 这样便可以计算出试件可动端的转角大小??(见图 3-15 )。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 ????式中: b B????;△ T= △P×a 可计算出切变模量)(32 44dDI P??? PI 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 200 N ,一直加到 800 N ( 200 N→ 400 N→ 600 N→ 800 N)。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 1000 N ,否则将损坏试件。 2 、保护好百分表,防止其脱落摔坏。七、预****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??G?式中,比例常数 G 即为材料的切变模量。由上式得???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 tW T??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-