低碳鋼剪切彈性模量G的測(cè)定

一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/span>

1、測(cè)定低碳鋼扭轉(zhuǎn)時(shí)的剪切彈性模量G。

2、了解扭角儀的原理。

二、設(shè)備及試樣

1、小型測(cè)G臺(tái)。

2、扭角儀。

3、φ10mm低碳鋼扭轉(zhuǎn)試樣一根。

三、實(shí)驗(yàn)原理及方法

剪切彈性模量G是材料在純剪切應(yīng)力狀態(tài)，應(yīng)力低于比例極限時(shí)切應(yīng)力與切應(yīng)變的比值，即τ＝G（G＝）。試樣扭轉(zhuǎn)時(shí)，上式也可寫成（式中Me為扭力偶、Ip為圓形橫截面對(duì)圓心的極慣性矩，對(duì)實(shí)心圓截面有Ip=πd04/32、Φ為試樣距離為L0的兩橫截面的相對(duì)扭轉(zhuǎn)角）。所以在材料的比例極限內(nèi)，對(duì)試樣施加扭力偶Me，并測(cè)量距離為L0的兩橫截面的相對(duì)扭轉(zhuǎn)角φ，即可求得彈性模量G。

為減少測(cè)量誤差，試驗(yàn)采用等增量法加載，即把載荷分成若干相等的加載等級(jí)ΔMe，逐級(jí)加載。

本實(shí)驗(yàn)未設(shè)初始載荷，分四級(jí)等量加載。測(cè)量距離為L0的兩橫截面A、B的相對(duì)扭轉(zhuǎn)角在等量ΔMe加載時(shí)的各級(jí)扭轉(zhuǎn)角增量（ΔΦ）i。若各級(jí)（ΔΦ）i基本相等，就表明Φ與Me成線性關(guān)系，符合虎克定律。

實(shí)驗(yàn)完成一次加載過程，將得到（Me）i和Φi的一組數(shù)據(jù)。用彈性模量平均法求得：

  （i=1、2、3、4…）

四、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)

1、本實(shí)驗(yàn)時(shí)，扭角儀（包括百分表）已安裝在低碳鋼扭轉(zhuǎn)試樣上。為避免扭角儀脫落造成損壞，同學(xué)操作時(shí)應(yīng)盡量小心。

2、百分表也屬精密儀表，為避免損壞，測(cè)量前不要轉(zhuǎn)動(dòng)刻度盤，此時(shí)若指針不對(duì)零，記錄初始讀數(shù)即可。百分表讀數(shù)時(shí)，應(yīng)估讀一位小數(shù)。

3、砝碼加、卸時(shí)應(yīng)輕拿輕放，避免引起百分表指針的擺動(dòng)，增大測(cè)量誤差。

4、完成一次四級(jí)等量加載并記錄各級(jí)千分表讀數(shù)后馬上卸下所有砝碼，避免砝碼碰落造成**隱患。

五、實(shí)驗(yàn)步驟

1、查看扭角儀安裝是否可靠，百分表是否有預(yù)壓量（小指針應(yīng)在量程的1/4左右）。如不滿足，告知指導(dǎo)老師，由指導(dǎo)老師進(jìn)行調(diào)整。

2、加載記讀百分表讀數(shù)，先記錄百分表初始讀數(shù)，然后逐個(gè)加載，逐級(jí)記讀，完成四級(jí)等量加載，并記錄各級(jí)百分表讀數(shù)后即刻卸下所有砝碼。

3、計(jì)算百分表的各級(jí)讀數(shù)增量。若增加的砝碼重量相同，理論上其相應(yīng)的扭轉(zhuǎn)角增加量也應(yīng)相同，如誤差較大，應(yīng)檢查原因。

4、重復(fù)上述“2、”“3、”過程二到三次。

5、設(shè)備復(fù)原。

六、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理

用彈性模量平均法測(cè)定G，剪切彈性模量取3位有效數(shù)字，極慣性矩取4位有效數(shù)字