剪切弹性模量G的测定实验

剪切弹性模量G 的测定（一）实验目的在比例极限内测定低碳钢的扭转剪切模量以验证虎克定律。

（二）实验仪器1．NY —4扭转测G 仪 2．KL —150游标卡尺 （三）实验原理验证扭转变形公式或测定剪变摸量G 都需要准确测定试件的扭转角。

扭角仪的构造原理及按装示意图如图4.1，0l 为按装扭角仪的两个截面A 、B 的距离。

从图中可以看出，测剪切模量实际上是测试件两个截面转角所对的弦长，有了弦长，把弦长近似的当成弧长δ，有了弧长再知道半径b 就可以算出转角。

bδ=Φ图3-4.1测剪切模量实际上是测试件两个截面转角所对的弦长，有了弦长，把弦长近似地当成弧长δ，有了弧长再知道半径b 就可以算出转角。

bδ=Φ由材料力学知，在剪切比例极限内，圆轴的变形公式为PGI TL 0=Φ 由以上公式可以写成PI L T G ⋅Φ⋅=式中T 为扭矩，I P 为圆截面的极惯性矩，L 0为标距。

图3-4.2以低碳钢试件进行实验时，可以用增量法施加扭矩，每次增加的扭矩T ∆如图3-4.2都相等。

加载过程中，每一个扭矩i T 都对应着相应的扭转角i Φ，这样，只要求出扭矩增量T ∆对应的扭转角增量，再求出扭转角增量的平均值，就可以利用下式计算出剪切弹性摸量。

mP I L T G ∆Φ⋅⋅∆=（四） 实验步骤1. 把扭角仪装到试件上，标距大约在150mm 左右。

2. 把百分表装上，表头预压到小针在1~2格。

3. 旋转表盘使大针指零，而后逐个加法码记下表上的读数。

4. 测两次取线性关系好的一组数据，计算弹性模量G 。

（五） 实验数据及处理1． 实验数据及计算结果剪切弹性模量。

平均111()nm i i i n δδδ-=∆=-∑100m m b bδ∆∆Φ==（mm ）式中：n 为加载级数。

2．作Φ-T 图以扭矩T 为纵坐标，扭转角Ф为横坐标，作Φ-T 图。

观察各点是否近似在一条直线上，以验证虎克定律。

作图时，应使用坐标纸，并选择合适的比例尺。

- 1 -实验六 金属材料剪切弹性模量G 的测量一、实验目的测定金属材料的剪切模量G ，并验证剪切虎克定律。

二、实验原理圆轴扭转时，若最大剪应力不超过材料的比例极限，则扭矩T 与扭转角φ存在线性关系PGI TL 0=φ 式中： 32I p =4d π为圆截面的极惯性矩，为试件的直径 d φ——距离为的两截面之间的相对扭转角0L T ——扭矩由上式可知，若材料符合虎克定律，则T —φ图在比例极限以下成线性关系。

当试件受一定的扭矩增量后，在标距内可量得相应的扭转角增量T Δ0L φΔ，于是由上式可求得G 的公式P I L T G ⋅Δ⋅Δ=φ0实验按照等增量分级加扭矩的方法进行，测得相应的T ΔφΔ，即可求得G RL P T δφΔ=Δ⋅Δ=Δ,，则 δπΔ⋅Δ⋅⋅⋅=4032d PR L L G式中：P Δ--载荷增量 --外载力臂1L δΔ--百分表位移增量 --受扭杆标距 0L R --测量臂长度如图6.1所示：- 2 -受扭杆标距L 0 外载力臂L 1测量臂长R砝码百分表图6.1 JY—2型扭角仪三、实验设备JY—2型扭角仪四、实验步骤1、测量试件的计算长度及直径，取三个直径的平均值作为计算直径；2、在试件上按计算长度安装扭角仪；3、将百分表调节至零点；4、加砝码，使产生扭矩T 及扭转角φ，每增加1㎏砝码后，在百分表上读一个相应的位移量δ，算出位移增量δΔ，注意加载要平稳，实验过程中勿碰仪器；5、重复做几次，卸下载荷；6、根据实验数据，计算剪切弹性模量。

G 五、实验要求1、了解实验目的、原理、步骤及通过实验所求得的数据；2、讨论分析测定的误差情况。

G- 3 -六、实验报告6.1表。

剪切弹性模量g的测定实验报告剪切弹性模量G的测定实验报告引言：弹性模量是材料力学性质的重要参数，它描述了材料在受力作用下的变形能力。

剪切弹性模量G是弹性模量的一种，用于描述材料在剪切应力作用下的变形能力。

本实验旨在通过测定剪切弹性模量G的方法，掌握实验技巧，加深对材料力学性质的理解。

实验仪器与材料：1. 剪切弹性模量测定仪器2. 弹性体样品（如橡胶块）实验原理：剪切弹性模量G可以通过测定剪切应力和剪切应变的关系来计算。

实验中，我们将利用剪切弹性模量测定仪器对样品进行测试。

该仪器通过施加剪切力和测量剪切应变，得到剪切弹性模量G的数值。

实验步骤：1. 将弹性体样品放置在剪切弹性模量测定仪器上，并调整仪器使其处于平衡状态。

2. 施加一个恒定的剪切力，记录下施力的数值。

3. 测量样品在施力下产生的剪切应变，记录下剪切应变的数值。

4. 根据施力和剪切应变的数值，计算剪切弹性模量G的数值。

实验结果与分析：根据实验数据计算得到的剪切弹性模量G的数值为X。

通过对实验结果的分析，我们可以得出以下结论：1. 弹性体样品在受力作用下发生剪切变形，剪切弹性模量G描述了材料抵抗剪切应力的能力。

2. 弹性体样品的剪切弹性模量G的数值与材料的性质有关，不同材料的剪切弹性模量G可能存在差异。

3. 实验中所使用的剪切弹性模量测定仪器对于测量剪切弹性模量G具有较高的精确度和准确性。

实验误差与改进：在实验过程中，可能存在一些误差，影响了实验结果的准确性。

可能的误差来源包括：1. 仪器的精度限制：剪切弹性模量测定仪器的精度可能存在一定限制，导致实验结果的误差。

2. 样品的非理想性：实际样品可能存在缺陷或不均匀性，导致实验结果的误差。

3. 实验操作的不精确性：实验过程中操作的不精确性可能导致实验结果的误差。

为了减小误差，提高实验结果的准确性，可以采取以下改进措施：1. 使用更精确的仪器：选择精度更高的剪切弹性模量测定仪器，提高实验结果的准确性。

剪切弹性模量g的测定实验报告实验目的：本实验旨在通过测定金属材料的剪切弹性模量g值，了解材料在受到剪切应力时的变形特性，为材料力学性能的研究提供数据支持。

实验原理：材料在受到剪切应力时，会产生剪切变形。

剪切弹性模量g是描述材料在受到剪切应力时产生的剪切应变与剪切应力之间关系的物理量。

在实验中，通过施加剪切应力，测量材料的剪切应变，从而计算出剪切弹性模量g的数值。

实验仪器和设备：1. 剪切弹性模量测定仪。

2. 金属样品。

3. 电子天平。

4. 温度计。

5. 数据采集系统。

实验步骤：1. 将金属样品放置在剪切弹性模量测定仪上，并调整仪器使其处于水平状态。

2. 施加一定的剪切应力，记录下施加的剪切应力数值。

3. 通过数据采集系统实时监测金属样品的剪切应变，并记录下相应的数据。

4. 在不同的剪切应力下，重复步骤2和步骤3，获取一系列剪切应力与剪切应变的数据。

5. 根据实验数据，计算出金属样品的剪切弹性模量g。

实验数据处理：根据实验所得的剪切应力与剪切应变数据，利用数学方法进行数据处理，得出金属样品的剪切弹性模量g的数值。

同时，还需要考虑温度对实验结果的影响，进行相应的修正。

实验结果分析：根据实验数据处理的结果，得出金属样品的剪切弹性模量g的数值。

通过对实验结果的分析，可以了解材料在受到剪切应力时的变形特性，以及材料的剪切弹性模量与材料性能的关系。

实验结论：通过本次实验，成功测定了金属样品的剪切弹性模量g的数值，并对实验结果进行了分析和讨论。

实验结果对于研究材料的力学性能具有重要的意义，为进一步的材料研究提供了参考数据。

实验注意事项：1. 在实验中要注意安全，避免发生意外伤害。

2. 实验过程中要保持仪器设备的稳定和精准，确保实验数据的准确性和可靠性。

3. 实验结束后要及时清理实验场地和归还实验设备，保持实验室的整洁和安全。

实验改进与展望：在今后的实验中，可以对实验方法和数据处理方法进行改进和优化，提高实验结果的精度和可靠性。

剪切弹性模量的测定实验报告一、实验目的1、掌握用扭转实验测定材料剪切弹性模量的方法。

2、观察低碳钢在扭转变形过程中的变形规律和破坏现象。

二、实验设备1、扭转试验机。

2、游标卡尺。

三、实验原理在圆柱形试件的两端施加扭矩，使试件产生扭转变形。

根据材料力学的理论，对于实心圆柱形试件，其扭转时的剪切应力和剪切应变之间的关系为：＼＼tau ＝ G\gamma＼其中，＼（＼tau\）为剪切应力，＼（G\）为剪切弹性模量，＼（＼gamma\）为剪切应变。

在弹性范围内，扭矩\（T\）与扭转角\（＼varphi\）成正比，即：T ＝ K\varphi＼其中，＼（K\）为扭转刚度。

通过测量扭矩\（T\）和扭转角\（＼varphi\），以及试件的几何尺寸，就可以计算出剪切弹性模量\（G\）。

四、实验步骤1、测量试件的直径\（d\），在不同位置测量多次，取平均值。

2、将试件安装在扭转试验机上，确保安装牢固。

3、缓慢加载扭矩，直至达到预定的扭矩值，记录此时的扭矩\（T\）和扭转角\（＼varphi\）。

4、继续加载扭矩，观察试件的变形和破坏现象，记录破坏时的扭矩值。

5、卸载扭矩，取下试件。

五、实验数据处理1、计算试件的极惯性矩\（I_p\）：＼I_p ＝＼frac{＼pi d^4}｛32}2、根据实验数据，计算剪切弹性模量\（G\）：＼G ＝＼frac{T L}｛I_p ＼varphi}＼其中，＼（L\）为试件的有效长度。

3、对实验数据进行整理和分析，计算平均值和标准差。

六、实验结果与分析1、实验结果实验测得的剪切弹性模量为_____，与理论值相比存在一定的误差。

2、误差分析（1）测量误差：在测量试件直径和扭转角时，可能存在测量误差，导致计算结果不准确。

（2）加载误差：在加载扭矩的过程中，加载速度和加载方式可能不均匀，影响实验结果。

（3）材料不均匀性：试件本身的材料可能存在不均匀性，导致实验结果的偏差。

3、实验现象分析在实验过程中，观察到试件在扭转变形初期，变形较小，扭矩与扭转角呈线性关系。

剪切弹性模量g的测定实验报告实验目的：通过实验测定剪切弹性模量g的数值，了解材料在受剪切应力作用下的变形特性。

实验仪器和材料：1. 剪切弹性模量测定仪。

2. 金属样品。

3. 千分尺。

4. 螺旋测微器。

5. 电子天平。

6. 螺旋压力计。

实验原理：剪切弹性模量g是表征材料在受剪切应力作用下的变形特性的物理量。

在实验中，我们通过对金属样品施加剪切应力，然后测定其应变和应力，最终计算出剪切弹性模量g的数值。

实验步骤：1. 用千分尺测量金属样品的截面积S，并用螺旋测微器测定金属样品的长度L。

2. 将金属样品固定在剪切弹性模量测定仪上，调整仪器使其处于平衡状态。

3. 通过螺旋压力计施加一定的剪切应力，并记录下施加的力F。

4. 根据施加的力F和金属样品的截面积S计算出剪切应力τ=F/S。

5. 通过测微器测量金属样品的位移Δx，计算出金属样品的剪切应变γ=Δx/L。

6. 根据剪切应变γ和剪切应力τ计算出剪切弹性模量g=τ/γ。

实验数据处理：根据实验步骤中得到的数据，我们可以计算出剪切弹性模量g的数值。

为了提高数据的准确性，我们需要进行多次实验，并对数据进行平均处理。

实验结果：经过多次实验和数据处理，我们得到金属样品的剪切弹性模量g的数值为XXX。

实验分析：通过实验测定得到的剪切弹性模量g的数值，可以反映出金属样品在受剪切应力作用下的变形特性。

这对于材料的工程应用具有重要的意义。

实验结论：通过本次实验，我们成功测定了金属样品的剪切弹性模量g的数值为XXX。

这一结果对于深入理解材料的力学性能以及工程应用具有一定的指导意义。

实验注意事项：1. 在实验过程中要注意安全，避免发生意外伤害。

2. 实验数据的准确性对于结果的可靠性具有重要影响，因此需要严格控制实验条件和操作技巧。

实验改进：在今后的实验中，可以进一步改进实验方法，提高数据的准确性和可靠性。

总结：本次实验通过测定剪切弹性模量g的数值，深入了解了材料在受剪切应力作用下的变形特性，为材料力学性能的研究和工程应用提供了重要的参考依据。

实验二剪切弹性模量测定一、实验目的1.测定低碳钢材料的剪切弹性模量G ；2.验证材料受扭时在比例极限内的剪切胡克定律。

二、实验装置和仪器1.扭转试验装置； 3.游标卡尺；2.百分表。

低碳钢在弹性范围内，两截面间的相对扭转角是非常微小的，不容易直接精确测读的。

假设百分表指针走动的距离为δ，百分表推杆顶针处到试件的轴线的距离为R ，则两截面的相对扭转角为（扭转角单位为弧长）：Rδϕ=式中：δ——百分表杆移动的距离；R ——百分表触点至试件轴线的距离为。

三、实验原理圆轴受扭时，材料处于纯剪切应力状态，在比例极限范围内，材料的剪应力τ与剪应变γ成正比，即满足剪切胡克定律：γτG =由此可得出圆轴受扭时的胡克定律表达式：pGI Tl∆=∆ϕ 式中:T ——扭矩；l ——试件的标距长度；I p ——圆截面的极惯性矩。

通过对试件采用“增量法”逐级增加同样大小的扭矩ΔT ，相应地由百分表测出相距为l 的两个截面之间的相对扭转角增量Δφ。

根据测得的各级扭转角增量的Δφ，可用δRϕ图1 实测ϕ 的示意图1下式算出每一级荷载作用下的剪切弹性模量:PI l T G ⋅∆⋅∆=ϕ四、试件尺寸扭矩力臂长度：L =240mm百分表触点至试件轴线的距离为：R=100mm 试件长度：l =100mm 试件直径：d =10mm 五、实验数据及处理实测数据处理荷载 扭矩 百分表读数扭矩增量百分表读数增量扭转角增量剪切弹摸F T = FL r △Tδ △φG （N ） （N.mm ）（mm/100）（N.mm ）（mm/100）（rad ）（GP a ）0 0 9.8 2352 2352 19.6 4704 2352 29.4 7056 2352 39.294082352求出每一级荷载作用下的剪切弹性模量平均值作为该材料的剪切弹性模量G 。

∑==ni G n G 11 GP a六、思考题1.用引伸计百分表测定低碳钢的剪切弹性模量实际上是通过测定试件相距为l 的两个截面之间的 来计算剪切弹性模量的。

金属材料剪切弹性常数G 的测定材料的剪切弹性模量G 是衡量材料抵抗剪切变形能力的性能参数，也是材料的弹性常数之一，工程上在对受扭构件进行刚度设计或校核时，必须运用这一性能参数。

材料的剪切弹性模量G ，可以通过实验测定，并在测定的过程中验证剪切虎克定律。

对于各向同性材料还可通过)1(2μ+=EG 的关系式确定G 值。

一、实验目的1．测定低碳钢的剪切弹性模量G 。

2．验证剪切虎克定律。

二、实验仪器和设备1．扭转试验机或小型扭角试验台。

2．扭角仪。

3．游标卡尺。

三、实验原理和扭角仪工作原理剪切弹性模量是线弹性范围内剪应力ρτ与剪应变ργ之比，且圆轴扭转试验中试样上的各点处于纯剪应力状态。

所以通常用线弹性范围内的圆轴扭转试验来测定低碳钢的剪切弹性模量G 。

由材料力学知，等直圆轴试样受扭转时，其相对扭转角υ= TL 0/GI ρ，由此推知：G = TL 0/υI ρ （1-39）式中：T 为扭矩，L 0为试样原始标距，υ为试样标距两端截面间的相对扭转角，I ρ为试样横截面的极惯性矩。

扭矩T 可由小型扭角试验台上所施加的外力偶矩通过静力平衡条件求得或直接从扭转试验机的示力度盘上读取；试样的原始标距L 0可用量具测得，其横截面上的极惯性矩I ρ也可计算求得。

但由于试样材料是在线弹性范围内试验其相对扭转角υ很小，需用扭角图1-25 扭角仪的安装仪测取，将扭角仪的A 、B 两个环，如图1-25所示分别固定在试样标距两端截面上，当试样受扭时，固夹在试样上的AC 、BDE 臂杆就会绕试样轴线转动，推杆BDE 将使安装在AC 杆上的百分表指针走动。

设指针走动的位移为δ，百分表顶杆与试样轴线间的距离为γ，则A 、B 两截面间的相对扭转角为γδφ=（rad ） 若扭角仪百分表的读数在扭矩T i 时为A i ，在下一级扭矩T i+1时为A i+1则百分表的读数差为ΔA i = A i+1－A i ，因为百分表的分度值为0.01mm ，则在扭矩增量为ΔT i = T i+1－T i 时，A 、B 两截面间的相对位移δ= 0.01 ×ΔA i mm 。