剪切彈性模量G的確定

1、一、試驗(yàn)?zāi)康囊?、試?yàn)?zāi)康?驗(yàn)證剪切胡克定律，測(cè)定低碳鋼的剪切彈性模量G。二、試驗(yàn)儀器二、試驗(yàn)儀器JY-2型扭角儀剪切彈性模量G的測(cè)定 三、試件三、試件 本試件采用公稱直徑d0=10mm的圓截面低碳鋼試件，標(biāo)距長度l0=200mm。四、實(shí)驗(yàn)原理四、實(shí)驗(yàn)原理剪切彈性模量G的測(cè)定式中，下腳標(biāo)i為逐級(jí)加載級(jí)數(shù)（i=1，2，3，n）；l0為試件的標(biāo)距。0nipiM l bGI剪切彈性模量G的測(cè)定 （1）2、再加一個(gè)1kg砝碼的載荷，讀出百分表的讀數(shù)并記錄下來填寫在實(shí)驗(yàn)報(bào)告上。注意：百分表上大的指針每轉(zhuǎn)一周百分表的讀數(shù) 要加1mm。即小的刻度盤上的指針轉(zhuǎn)一格。剪切彈性模量G的測(cè)定五、實(shí)驗(yàn)步驟五、實(shí)驗(yàn)步驟1

2、、加一個(gè)1kg砝碼的載荷，讀出百分表的讀數(shù)并記錄下來填寫在實(shí)驗(yàn)報(bào)告上。注意：百分表的每一小格的讀數(shù)為0.01mm4、測(cè)試完畢后，檢查數(shù)據(jù)，如發(fā)現(xiàn)不合規(guī)律要進(jìn)行重測(cè)，直至數(shù)據(jù)合理。注意：如果數(shù)據(jù)合理 這些差值應(yīng)近似相 等。剪切彈性模量G的測(cè)定niiM和5、最后卸載，整理儀器。3、重復(fù)上一步驟，每加一級(jí)載荷，相應(yīng)讀出百分表的讀數(shù)，并填寫在實(shí)驗(yàn)報(bào)告的相應(yīng)位置上。直到加至最大載荷4kg為止。注意：砝碼的開口不要在同一位置，否則砝碼會(huì)翻 倒。注意安全。剪切彈性模量G的測(cè)定六、實(shí)驗(yàn)結(jié)果的處理六、實(shí)驗(yàn)結(jié)果的處理剪切彈性模量G的測(cè)定剪切彈性模量G的測(cè)定剪切彈性模量G的測(cè)定七、思考題七、思考題 在實(shí)驗(yàn)中是怎樣驗(yàn)

3、證剪切虎克定律的？怎樣測(cè)定和計(jì)算G？ 用電測(cè)法測(cè)定低碳鋼彈性模量用電測(cè)法測(cè)定低碳鋼彈性模量 和泊松比和泊松比 拉伸試驗(yàn)中得到的屈服極限S和強(qiáng)度極限b，反映了材料對(duì)力的承受能力，而延伸率 或截面收縮率，反映了材料塑性變行的能力。為了表示材料在彈性范圍內(nèi)抵抗變行的難易程度，在實(shí)際工程結(jié)構(gòu)中，材料彈性模量E的意義通常是以零件的剛度體現(xiàn)出來的，這是因?yàn)槿绻慵磻?yīng)力設(shè)計(jì)定型后，在彈性變形范圍內(nèi)的受力過程中，是以其所受負(fù)荷而產(chǎn)生的變形量來判斷其剛度的。一般按引起單位應(yīng)變的負(fù)荷為該零件的剛度，例如 00EAAP用電測(cè)法測(cè)定低碳鋼彈性模量用電測(cè)法測(cè)定低碳鋼彈性模量 和泊松比和泊松比 由上式可見，要想提高零件

4、的剛度EA0,也就是要減少零件的彈性變形，可以選用高彈性模量的材料和適當(dāng)加大承載的橫截面積。剛度的重要性在于它決定了零件受力時(shí)穩(wěn)定性，對(duì)細(xì)長桿件和薄壁構(gòu)件尤為重要。因此，對(duì)構(gòu)件進(jìn)行理論分析和設(shè)計(jì)時(shí)，彈性模量E是一個(gè)重要力學(xué)性能指標(biāo)。 在彈性范圍內(nèi)大多數(shù)材料服從虎克定律，即變形與受力成正比?？v向應(yīng)力與縱向應(yīng)變的比例常數(shù)就是材料的彈性模量E（也叫楊氏模量）。橫向應(yīng)變與縱向應(yīng)變的比值的絕對(duì)值稱為泊松比（也叫橫向變性系數(shù)），它是反映材料橫向變形的彈性常數(shù)。 因此，金屬材料拉伸時(shí)彈性模量E的測(cè)定是材料力學(xué)最主要最基本的一個(gè)實(shí)驗(yàn)，下面用電測(cè)法測(cè)定低碳鋼彈性模量E和泊松比。用電測(cè)法測(cè)定低碳鋼彈性模量用電測(cè)法

5、測(cè)定低碳鋼彈性模量 和泊松比和泊松比 一、試驗(yàn)?zāi)康囊?、試?yàn)?zāi)康?、測(cè)定低碳鋼的彈性模量和泊松比。2、在比例極限內(nèi)，驗(yàn)證Hook定律。 3、初步學(xué)習(xí)使用電阻應(yīng)變儀。 二、試驗(yàn)儀器二、試驗(yàn)儀器1、WJ10B型機(jī)械式萬能材料試驗(yàn)機(jī); 2、YJR5A型電阻應(yīng)變儀; 3、矩形截面的低碳鋼拉伸試件; 4、螺絲刀。 用電測(cè)法測(cè)定低碳鋼彈性模量用電測(cè)法測(cè)定低碳鋼彈性模量 和泊松比和泊松比 三、實(shí)驗(yàn)原理三、實(shí)驗(yàn)原理1、測(cè)定低碳鋼的彈性模量 測(cè)材料的彈性模量，一般采用比例極限內(nèi)的拉伸試驗(yàn)，材料在比例極限內(nèi)服從虎克定律，其關(guān)系式為 APE/(1)由此可得 APE/(2)用電測(cè)法測(cè)定低碳鋼彈性模量用電測(cè)法測(cè)定低碳鋼彈

6、性模量 和泊松比和泊松比 如圖所示，在拉伸試件上，沿軸向粘貼一電阻應(yīng)變片，并且把應(yīng)變片的兩端分別接在應(yīng)變儀的某一個(gè)點(diǎn)的A、B接線端，將補(bǔ)償片接在B、C接線端，調(diào)整應(yīng)變儀，然后緩慢加載，測(cè)出對(duì)應(yīng)載荷下的軸向應(yīng)變值軸，再將實(shí)際測(cè)得值帶入（2）式，即可求得E值。 用電測(cè)法測(cè)定低碳鋼彈性模量用電測(cè)法測(cè)定低碳鋼彈性模量 和泊松比和泊松比 在實(shí)驗(yàn)中，為了盡可能減少測(cè)量誤差，一般采用等量加載法，逐級(jí)加載，分別測(cè)得各相同載荷增量P作用下產(chǎn)生的應(yīng)變?cè)隽?，并求出平均值，這樣由式（2）可寫成APE( 3 ) 等量加載法可以利于驗(yàn)證變形間的線性關(guān)系。若各級(jí)載荷的增量P均相等，相應(yīng)地由應(yīng)變儀讀出的應(yīng)變?cè)隽恳矐?yīng)大致相等，

7、這就驗(yàn)證了虎克定律。 用電測(cè)法測(cè)定低碳鋼彈性模量用電測(cè)法測(cè)定低碳鋼彈性模量 和泊松比和泊松比 用電測(cè)法測(cè)定低碳鋼彈性模量用電測(cè)法測(cè)定低碳鋼彈性模量 和泊松比和泊松比 用電測(cè)法測(cè)定低碳鋼彈性模量用電測(cè)法測(cè)定低碳鋼彈性模量 和泊松比和泊松比 YJR-5A電阻應(yīng)變儀用電測(cè)法測(cè)定低碳鋼彈性模量用電測(cè)法測(cè)定低碳鋼彈性模量 和泊松比和泊松比 2 2、測(cè)定泊松比、測(cè)定泊松比 值值 為了測(cè)泊松比，可在試件上，軸向應(yīng)變片附近，沿與其垂直的方向再貼一橫向線應(yīng)變片，如圖1。在加載過程中，同時(shí)分別測(cè)出軸向和橫向線應(yīng)變值軸、橫，其比值的絕對(duì)值即為泊松比。 =|橫/軸| (4) 用電測(cè)法測(cè)定低碳鋼彈性模量用電測(cè)法測(cè)定低碳

8、鋼彈性模量 和泊松比和泊松比 四、實(shí)驗(yàn)步驟四、實(shí)驗(yàn)步驟 1、開啟應(yīng)變儀，預(yù)熱五分鐘。2、估計(jì)材料的比例極限，算出相應(yīng)的比例極限載荷及加載級(jí)數(shù)，預(yù)加一個(gè)初始載荷。 3、將應(yīng)變儀按要求調(diào)平衡。4、開始實(shí)驗(yàn)，用手搖加載。試驗(yàn)時(shí)對(duì)試件預(yù)加少量的載荷P0，目的是消除聯(lián)結(jié)間隙等初始因素的影響，記錄電阻應(yīng)變儀上的讀數(shù)。然后分級(jí)施加等量的載荷。每加一級(jí)載荷記錄對(duì)應(yīng)的軸向和橫向兩個(gè)應(yīng)變，并及時(shí)算出增量，看其是否接近。如果增量不接近，重新再做一次實(shí)驗(yàn)。用電測(cè)法測(cè)定低碳鋼彈性模量用電測(cè)法測(cè)定低碳鋼彈性模量 和泊松比和泊松比 五、實(shí)驗(yàn)結(jié)果處理五、實(shí)驗(yàn)結(jié)果處理 根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，分別算出算術(shù)平均值，即： nnii1軸軸(5)nnii1橫橫(6)再按式（3）、（4）分別算出實(shí)驗(yàn)結(jié)果。 用電測(cè)法測(cè)定低碳鋼彈性模量用電測(cè)法測(cè)定低碳鋼彈性模量 和泊松比和泊松比 試件尺寸 寬b（mm） 厚t（mm） 面積A0（mm2） 3015軸實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)i載荷P（KN）軸向應(yīng)變讀數(shù)橫向應(yīng)變讀數(shù)