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1、一、试验目的,验证剪切胡克定律，测定低碳钢的剪切弹性模量G。,二、试验仪器,JY-2型扭角仪,剪切弹性模量G的测定,三、试件,本试件采用公称直径d0=10mm的圆截面低碳钢 试件，标距长度l0=200mm。,四、实验原理,剪切弹性模量G的测定,式中，下脚标i为逐级加载级数（i=1，2，3，n）；l0为试件的标距。,剪切弹性模量G的测定,（1）,2、再加一个1kg砝码的载荷，读出百分表的读数并 记录下来填写在实验报告上。 注意：百分表上大的指针每转一周百分表的读数 要加1mm。即小的刻度盘上的指针转一格。,剪切弹性模量G的测定,五、实验步骤,1、加一个1kg砝码的载荷，读出百分表的读数并 记录下
2、来填写在实验报告上。 注意：百分表的每一小格的读数为0.01mm,4、测试完毕后，检查数据，如发现不合规律要进 行重测，直至数据合理。 注意：如果数据合理 这些差值应近似相 等。,剪切弹性模量G的测定,5、最后卸载，整理仪器。,3、重复上一步骤，每加一级载荷，相应读出百分表 的读数，并填写在实验报告的相应位置上。直到加至 最大载荷4kg为止。 注意：砝码的开口不要在同一位置，否则砝码会翻 倒。注意安全。,剪切弹性模量G的测定,六、实验结果的处理,剪切弹性模量G的测定,剪切弹性模量G的测定,剪切弹性模量G的测定,七、思考题,在实验中是怎样验证剪切虎克定律的？怎样测定和计算G？,用电测法测定低碳钢
3、弹性模量和泊松比,拉伸试验中得到的屈服极限S和强度极限b，反映了材料对力的承受能力，而延伸率 或截面收缩率，反映了材料塑性变行的能力。为了表示材料在弹性范围内抵抗变行的难易程度，在实际工程结构中，材料弹性模量E的意义通常是以零件的刚度体现出来的，这是因为如果零件按应力设计定型后，在弹性变形范围内的受力过程中，是以其所受负荷而产生的变形量来判断其刚度的。一般按引起单位应变的负荷为该零件的刚度，例如,用电测法测定低碳钢弹性模量和泊松比,由上式可见，要想提高零件的刚度EA0,也就是要减少零件的弹性变形，可以选用高弹性模量的材料和适当加大承载的横截面积。刚度的重要性在于它决定了零件受力时稳定性，对细长
4、杆件和薄壁构件尤为重要。因此，对构件进行理论分析和设计时，弹性模量E是一个重要力学性能指标。 在弹性范围内大多数材料服从虎克定律，即变形与受力成正比。纵向应力与纵向应变的比例常数就是材料的弹性模量E（也叫杨氏模量）。横向应变与纵向应变的比值的绝对值称为泊松比（也叫横向变性系数），它是反映材料横向变形的弹性常数。 因此，金属材料拉伸时弹性模量E的测定是材料力学最主要最基本的一个实验，下面用电测法测定低碳钢弹性模量E和泊松比。,用电测法测定低碳钢弹性模量和泊松比,一、试验目的,1、测定低碳钢的弹性模量和泊松比。 2、在比例极限内，验证Hook定律。 3、初步学习使用电阻应变仪。,二、试验仪器,1、
5、WJ10B型机械式万能材料试验机; 2、YJR5A型电阻应变仪; 3、矩形截面的低碳钢拉伸试件; 4、螺丝刀。,用电测法测定低碳钢弹性模量和泊松比,三、实验原理,1、测定低碳钢的弹性模量 测材料的弹性模量，一般采用比例极限内的拉伸试验，材料在比例极限内服从虎克定律，其关系式为,(1),由此可得,(2),用电测法测定低碳钢弹性模量和泊松比,如图所示，在拉伸试件上，沿轴向粘贴一电阻应变片，并且把应变片的两端分别接在应变仪的某一个点的A、B接线端，将补偿片接在B、C接线端，调整应变仪，然后缓慢加载，测出对应载荷下的轴向应变值轴，再将实际测得值带入（2）式，即可求得E值。,用电测法测定低碳钢弹性模量和
6、泊松比,在实验中，为了尽可能减少测量误差，一般采用等量加载法，逐级加载，分别测得各相同载荷增量P作用下产生的应变增量，并求出平均值，这样由式（2）可写成,( 3 ),等量加载法可以利于验证变形间的线性关系。若各级载荷的增量P均相等，相应地由应变仪读出的应变增量也应大致相等，这就验证了虎克定律。,用电测法测定低碳钢弹性模量和泊松比,用电测法测定低碳钢弹性模量和泊松比,用电测法测定低碳钢弹性模量和泊松比,YJR-5A电阻应变仪,用电测法测定低碳钢弹性模量和泊松比,2、测定泊松比值,为了测泊松比，可在试件上，轴向应变片附近，沿与其垂直的方向再贴一横向线应变片，如图1。在加载过程中，同时分别测出轴向和
7、横向线应变值轴、横，其比值的绝对值即为泊松比。,=|横/轴| (4),用电测法测定低碳钢弹性模量和泊松比,四、实验步骤,1、开启应变仪，预热五分钟。 2、估计材料的比例极限，算出相应的比例极限载荷及加载级数，预加一个初始载荷。,3、将应变仪按要求调平衡。 4、开始实验，用手摇加载。试验时对试件预加少量的载荷P0，目的是消除联结间隙等初始因素的影响，记录电阻应变仪上的读数。然后分级施加等量的载荷。每加一级载荷记录对应的轴向和横向两个应变，并及时算出增量，看其是否接近。如果增量不接近，重新再做一次实验。,用电测法测定低碳钢弹性模量和泊松比,五、实验结果处理,根据实验数据，分别算出算术平均值，即：,(5),(6),再按式（3）、（4）分别算出实验结果。,用电测法测定低碳钢弹性模量和泊松比,试件尺寸,实验数据,用电测法测定低碳钢弹性模量和泊松比,六、思考题,1、试验时为什么要加初荷载？ 2、测定E 值时，最大荷载如何确定？为什么应力不能超过比例极限？,