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一． 实验目的1． 两种方法测定金属材料的切变模量G ； 2． 验证圆轴扭转时的虎克定律。
二． 实验仪器和设备1． 微机控制电子万能试验机 2． 扭角仪 3． 电阻应变仪 4． 百分表 5．游标卡尺三． 中碳钢圆轴试件，名义尺寸d=40mm, 材料屈服极限MPa s 360=σ。
四． 实验原理和方法1. 电测法测切变模量G材料在剪切比例极限内，切应力与切应变成正比，γτG = （1）上式中的G 称为材料的切变模量。
由式(1)可以得到：γτ=G （2） 扭角仪百分表H图二 微体变形示意图图三 二向应变花示意图圆轴在剪切比例极限内扭转时，圆轴表面上任意一点处的切应力表达式为：PW T=max τ （3） 由式(1)~(3)得到：γ⋅=P W TG （4） 由于应变片只能直接测出正应变，不能直接测出切应变，故需找出切应变与正应变的关系。
圆轴扭转时，圆轴表面上任意一点处于纯剪切受力状态，根据图二所示正方形微体变形的几何关系可知：454522-=-=εεγ （5）由式（2）~（5）得到：454522εεp p W TW T G -==- （6） 根据上式，实验时，我们在试件表面沿±45o 方向贴应变片（一般贴二向应变花，如图三所示），即可测出材料的切变模量G 。
本实验采用增量法加载，即逐级加载，分别测量在各相同载荷增量∆T 作用下，产生的应变增量∆ε。
于是式（6）写为：454522εε∆⋅∆-=∆⋅∆=-p p W TW T G （7） 根据本实验装置，有a P T ⋅∆=∆ （8）a ——力的作用线至圆轴轴线的距离 最后，我们得到：454522εε∆⋅⋅∆-=∆⋅⋅∆=-p p W aP W a P G （9） 2. 扭角仪测切变模量G 。
等截面圆轴在剪切比例极限内扭转时，若相距为L 的两横截面之间扭矩为常数，则两横截面间的扭转角为：pGI TL=ϕ （10） 由上式可得：pI TLG ϕ=（11） 本实验采用增量法，测量在各相同载荷增量∆T 作用下，产生的转角增量∆φ。
实验一实验一 材料在轴向拉伸、材料在轴向拉伸、材料在轴向拉伸、压缩和扭转时的压缩和扭转时的力学性能预习要求：预习要求：1、预习教材中有关材料在拉伸、压缩、扭转时力学性能的内容；、预习教材中有关材料在拉伸、压缩、扭转时力学性能的内容；2、预习本实验内容及微控电子万能试验机的原理和使用方法；、预习本实验内容及微控电子万能试验机的原理和使用方法；一、实验目的一、实验目的1、观察低碳钢在拉伸时的各种现象，并测定低碳钢在拉伸时的屈服极限s s ，强度极限b s ，延伸率δ和断面收缩率y ；2、观察铸铁在轴向拉伸时的各种现象；、观察铸铁在轴向拉伸时的各种现象；3、观察低碳钢和铸铁在轴向压缩过程中的各种现象；、观察低碳钢和铸铁在轴向压缩过程中的各种现象；4、观察低碳钢和铸铁在扭转时的各种现象；、观察低碳钢和铸铁在扭转时的各种现象；5、掌握微控电子万能试验机的操作方法。
、掌握微控电子万能试验机的操作方法。
二、实验设备与仪器二、实验设备与仪器1、微控电子万能试验机；、微控电子万能试验机；2、扭转试验机；、扭转试验机；3、50T 微控电液伺服万能试验机；微控电液伺服万能试验机；4、游标卡尺。
、游标卡尺。
三、试件三、试件试验表明，试件的尺寸和形状对试验结果有影响。
为了便于比较各种材料的机械性能，国家标准中对试件的尺寸和形状有统一规定。
根据国家标准（GB6397—86），将金属拉伸比例试件的尺寸列表如下：，将金属拉伸比例试件的尺寸列表如下：试 件标距长度标距长度 L 0横截面积横截面积 A 0圆试件直径圆试件直径 d 0表示延伸表示延伸 率的符号率的符号比例/长短长短03.11A 或10d 0任 意 任 意 δ1065.5A 或5d 0任 意任 意δ5本实验的拉伸试件采用国家标准中规定的长比例试件（图一），试验段直径d 0=10mm ，标距l 0=100mm.。
本实验的压缩试件采用国家标准本实验的压缩试件采用国家标准（（GB7314-87）中规定的圆柱形试件h /d 0=2, d 0=15mm, h =30mm (图二)。
电测法要点及技巧一、四种内力测量的测点和桥路1．测轴力：1)轴向贴片（如果知道材料泊松比，可以加一片横向片，采用半桥）；2)注意消除弯矩应变：对称中性层沿轴向布片，采用对桥或串联电桥，建议优先选用串联电桥（优势可以测多杆轴力之和，可以加横向片，横向片也串联，采用半桥）。
当只有一个方向平面弯曲时，也可以在中性层处沿轴向布片（同样可以加横向片接半桥）。
3)切应力不直接产生线应变(即测量与切应力平行或垂直方向的线应变时，不用管切应力)。
4)串联电桥是将不同构件上（或同一构件不同位置）的多个应变片在电桥的AB、BC上串联连接，不是在构件上串联贴片。
2．测弯矩：1)为了消除轴力产生的线应变，一般在对称中性层最远（对称梁的上下边缘）的两处沿轴向布片，采用半桥方式接线。
2）对于有两个平面弯曲时，测一个方向的弯矩时，则在另一个弯矩对应的中性层处布片。
3．测扭矩和剪力（测切应力）：1)测切应力均是在梁表面沿轴线成±45o方向布片（测剪力产生的切应力均是在中性层处布片），测出该方向线应变，结合纯剪切应力状态和广义胡克定律求出切应力，2）截面上只有扭矩或剪力一种内力时(如扭转、横力弯曲中性轴处)，可以只贴一片，但一般建议与轴线±45o两个方向都贴片，其优点：可以采用温度自补偿的半桥接线，还可以消除弯矩或轴力产生的线应变。
3）截面上有弯矩或轴力时，由于其在±45o方向产生的线应变相同，因此半桥接线恰好可以抵消其影响。
4）截面上同时有扭矩和剪力时，选择中性轴与截面边缘的两个交点处布片，利用剪力和扭矩在截面上产生切应力方向不同从两个交点处选择两片接半桥或对桥（串联）消除某一内力素，也可以选择四片接全桥消除某一内力素。
二、电测法解题步骤及技巧1．测某截面的内力素：先分析该截面的所有内力素，再根据不同的内力测量按上述四种方案选择布片方案及接桥方式，最后根据理论分析给出应变值与待测内力素之间的关系。
