低碳钢剪切弹性模量G的测定

低碳钢剪切弹性模量G的测定

一、实验目的

1、测定低碳钢扭转时的剪切弹性模量G。

2、了解扭角仪的原理。

二、设备及试样

1、小型测G台。

2、扭角仪。

3、φ10mm低碳钢扭转试样一根。

三、实验原理及方法

剪切弹性模量G是材料在纯剪切应力状态，应力低于比例极限时切应力与切应变的比值，即τ＝G（G＝）。试样扭转时，上式也可写成（式中Me为扭力偶、Ip为圆形横截面对圆心的极惯性矩，对实心圆截面有Ip=πd04/32、Φ为试样距离为L0的两横截面的相对扭转角）。所以在材料的比例极限内，对试样施加扭力偶Me，并测量距离为L0的两横截面的相对扭转角φ，即可求得弹性模量G。

为减少测量误差，试验采用等增量法加载，即把载荷分成若干相等的加载等级ΔMe，逐级加载。

本实验未设初始载荷，分四级等量加载。测量距离为L0的两横截面A、B的相对扭转角在等量ΔMe加载时的各级扭转角增量（ΔΦ）i。若各级（ΔΦ）i基本相等，就表明Φ与Me成线性关系，符合虎克定律。

实验完成一次加载过程，将得到（Me）i和Φi的一组数据。用弹性模量平均法求得：

  （i=1、2、3、4…）

四、实验注意事项

1、本实验时，扭角仪（包括百分表）已安装在低碳钢扭转试样上。为避免扭角仪脱落造成损坏，同学操作时应尽量小心。

2、百分表也属精密仪表，为避免损坏，测量前不要转动刻度盘，此时若指针不对零，记录初始读数即可。百分表读数时，应估读一位小数。

3、砝码加、卸时应轻拿轻放，避免引起百分表指针的摆动，增大测量误差。

4、完成一次四级等量加载并记录各级千分表读数后马上卸下所有砝码，避免砝码碰落造成安全隐患。

五、实验步骤

1、查看扭角仪安装是否可靠，百分表是否有预压量（小指针应在量程的1/4左右）。如不满足，告知指导老师，由指导老师进行调整。

2、加载记读百分表读数，先记录百分表初始读数，然后逐个加载，逐级记读，完成四级等量加载，并记录各级百分表读数后即刻卸下所有砝码。

3、计算百分表的各级读数增量。若增加的砝码重量相同，理论上其相应的扭转角增加量也应相同，如误差较大，应检查原因。

4、重复上述“2、”“3、”过程二到三次。

5、设备复原。

六、实验数据处理

用弹性模量平均法测定G，剪切弹性模量取3位有效数字，极惯性矩取4位有效数字