切变模量的测量
实验题目：切变模量的测量
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实验目的：用扭摆来测量金属丝的切变模量，同时要学习尽量设法避免测量那些较难测的物理量，从而
提高实验精度的设计思想。
实验原理：（1）实验对象是一根上下均匀而细长的钢丝，几何上说是一个细长的圆柱
体（图1）。使其下端面发生扭转。扭转力矩使圆柱体各截面小体积元发生切应变。在弹性限度内，切应变γ正比于切应力τ：γτG =（比例系数G 即为材料的切变模量）。
（2）钢丝下端面绕中心轴OO ’转过?角。单位长度的转角L dl d //??=，
分析圆柱中长为dl 的一小段，上截面为A ，下截面为B （图2）。由于发生
切变，其侧面上的线ab 的下端移至b ’
。既ab 转过了一个角度γ，
?γRd dl bb =='，即切应变dl
d R
?γ=。 在钢丝内部半径为ρ的位置，其切应变为：dl
d ?ργρ= 由剪切胡克定律dl
d G G ?
ρ
γτρρ==可得横截面上距轴线OO ’为ρ处的切 应力。这个切应力产生的恢复力矩为：ρ?
ρπρπρρτρd dl
d G d ?=???322 。
截面A 、B 之间的圆柱体，其上下截面相对切变引起的恢复力矩M 为
?=?
=R
dl d GR dl d d G M 0
4322?π?ρρπ。因钢丝总长为L ，总扭转角dl
d L ??=，所以总恢复力矩：L GR M ?
π
4
2
=
。所以，?
π42R ML
G =
（3）于是，求切变模量G 的问题就转化成求钢丝的扭矩（即其恢复力矩）的问题。为此，在钢丝下端悬挂一圆盘，它可绕中心线自由扭动，成为扭摆。摆扭过的角度φ正比于所受的扭
力矩：?D M =。D 为金属丝的扭转模量。有42R DL G π=。由转动定律2
20dt d I M ?
=及公式
0022=+??I D
dt d 得这是一个简谐运动微分方程，其角频率0
I D
=ω，周期D I T 002π=。
为了便于测量I 0，将金属环对称地置于圆盘上。设环的质量为m ，内外半径分别为r 内和r 外，
转动惯量为)(212
21外内r r m I +=
，这时扭摆的周期D
I I T 1012+=π。 于是可得20212010T T T I I -= 2
212
22202112
020)(244T T r r m T T I I T D -+=-==外内πππ 所以)
()
(420
2
14
22T T R r r Lm G -+=外内π 。
实验器材：米尺、秒表、游标卡尺、千分尺、扭摆
实验桌号：9号
实验步骤：（1）装置扭摆，使钢丝与作为扭摆的圆盘面垂直，圆环应能方便
地置于圆盘上。
（2）用螺旋测微器测钢丝直径，用游标卡尺测环的内外径，用 米尺测钢丝的有效长度。 （3）根据误差均分原理：
2
210
0112222422T T T T T T R R r r r r r r m m L L G G -?+?+?++?+??+?=?外内外外内内 近似处理：由01T T ?≈?，所以
010
12
222422T T T T R R r r r r r r m m L L G G -?+?+?++?+??+?=?外
内外外内内据此估算： 1022%7T T T ?≤- n T T ?≥?人，
（假设△T 人=0.2s ），n ≥100。所以应测100个周期较合适。
（4）计算钢丝的切变模量G 和扭转模量D ，分析误差。
数据处理和误差分析：
本实验中所测得的原始数据如下：
表一：原始数据
注：所测周期为100个周期的总时间
数据分析：
钢丝长的平均值：
42.9542.8042.9042.9042.85
42.885
l cm ++++=
=
钢丝长的标准差：
0.057
l σ
==那么它的展伸不确定度为：
0.680.034,0.68l U cm P =
= 0.950.078,0.95l U cm P ==== 钢丝直径的平均值：
0.7680.7670.7650.7650.767
0.76645
R mm ++++=
=
钢丝直径的标准差：
0.00134R mm σ=
那么它的展伸不确定度为：
68.0,1040.3)301.01()5
00134.014.1()()(32
22268
.068.0=?=?+?=?+=-P mm C k n
t U B P
R
R σ 95
.0,1074.6)301.096.1()5
00134.078.2()()(32
22295
.095.0=?=?+?=?+=-P mm C k n t U B P R
R σ
金属环内径的平均值：
8.3888.3928.3948.3908.390
8.3905
D cm ++++=
=内
金属环内径的标准差：
0.00228D
cm σ=
内
那么它的展伸不确定度为：
0.680.0016,0.68D U cm P ==
==内
0.950.0036,0.95D U cm P ====内
金属环外径的平均值：
10.40010.39510.40210.41010.408
10.4035
D
cm ++++=
=外
金属环外径的标准差： 0.00608D
cm σ=
外
那么它的展伸不确定度为：
0.680.0033,0.68
D U cm P ==
=外
0.950.0079,0.95
D U cm P ====外
无金属环周期的平均值（1个周期）：
0213.02212.92212.94213.20212.98
2.130s 5100
T ++++
=
=?
无金属环周期的标准差：
T 0.001s σ
=
又在这个实验中对测量周期T 而言
0.002s BT ?=
==
那么周期测量中的展伸不确定度为：
0.680.0008,0.68T U s P =
=
0.950.0018,0.95T U s P ==== 加金属环周期的平均值（1个周期）：
1346.28346.07346.05345.84345.76
3.460s 5100
T ++++=
=?
加金属环周期的标准差：
1
T 0.002s σ
又在这个实验中对测量周期T 而言
0.002s BT ?=
==
那么周期测量中的展伸不确定度为：
0.680.0012,0.68T U s P ==
==
0.950.0028,0.95T U s P ===
根据切变模量公式：
Pa r r Lm G 10
22432220214
2
21066.8)130.2460.3()103832.0()052015.004195.0(0.5770.42883.144)
T T (R )
(4?=-??+????=-+=-外内π G 的展伸不确定度为：
222
212068.02168.022222
68.02
68.02268.02268.02
68.0(
4)22(1))22(1)(1)(1T T T U T U r r r U r U m U l U G U T T r r m l G ?+-+?+++?+?+?=外内外内3
2222
2222222221092.8)7664.00017.0(4)130
.2460.30012.020008.02()2015.5195.400165.02008.02()88.42034.0(-?=?+-?+?++?+?+=Pa U G 868.01072.7?=
2
95
.0222
2
12
95.02195.02
22
2
2
95.0295.02
295
.02
295
.02
95
.0)(
4)22(
1))
22(
1)(
1)(
1R
U T T T U T U r r r U r U m
U l
U U R T T r r m l G ?+-+?+++?+?+?=外
内外内020
.0)7664.000387.0(4)130.2460.30018.020028.02()2015.5195.40018.0200395.02()88.42078.0(22
22
222222222=?+-?+?++?+?+=Pa U G 995.01075.1?=
由以上也可以知道
%2≤G
U G
，满足实验设计的条件。
根据所用的置信概率，测量结果的最终表达式为：
81068.01072.71066.8(?±?=±=G U G G ) )1075.11066.8(91095.0?±?=±=G U G G
根据扭转模量公式：
32
0212
221093.2)
(2-?=-+=
T T r r m D 外内π
D 的展伸不确定度为：
22
212068.02168.022222
68.0268.02268.02268.02
68.0)
22(1))22(1)(1)(1T T T U T U r r r U r U m U l U D U T T r r m l D -+?+++?+?+?=外内外内4
2
2
2222222221078.8)130
.2460.30012.020008.02()2015.5195.400165.02008.02()88.42034.0(-?=-?+?++?+?+=
668.01057.2-?=D U
2
2
2
12
95.02195.02
22
2
2
95.0295.02
295
.02
295
.02
95
.0)22(
1))
22(
1)(
1)(
1T T T U T U r r r U r U m
U l
U D
U T T r r m l D -+?+++?+?+?=外
内外内3
22
22222222210
93.1)130.2460.30018.020028.02()2015.5195.40018.0200395.02()88.42078.0(-?=-?+?++?+?+=695.01066.5-?=D U
由以上也可以知道
%2≤D
U D
，满足实验设计的条件。
根据所用的置信概率，测量结果的最终表达式为：
6368.01057.21093.2(--?±?=±=D U D D ) )1066.51093.2(6395.0--?±?=±=D U D D
思考题没做
弹性模量测量方法
弹性模量测量方法 点击次数：3972 发布时间：2010-10-22 弹性模量测量方法最简单的形变是线状或棒状物体受到长度方向上的拉 力作用，发生长度伸长。设金属丝（或杆）的原长为L，横截面积为S，在弹性限度内的拉力F作用下，伸长了L。比值F/S为金属丝单位横截面积上所受的力，叫做胁强（或应力），相对伸长量L/L叫胁变（或应变）。据虎克定律，胁强和胁变成正比，即： （1） 比例系数： （2） E叫做物体的弹性模量（或称杨氏模量）。E的大小与物体的粗细、长短等形状无关，只决定于材料的性质，它是表示各种固体材料抗拒形变能力的重要物理量，是各种机械设计和工程技术选择构件用材必须考虑的重要力学参量。 任何固体在外力作用下都会改变固体原来的形状大小，这种现象叫做形变。一定限度以内的外力撤除之后，物体能完全恢复原状的形变，叫弹性形变。杨氏弹性模量的测量方法有静态测量法、共振法、脉冲传输法等，其中以共振法和脉冲法测量精度较高。杨氏弹性模量的静态测量法就是在物体加载以后，测出物体的应力和应变，根据一定的计算式得到E值，主要有拉伸法、梁弯曲法等。 用力F作用在一立方形物体的上面，并使其下面固定（如图一），物体将发生形变成为斜的平行六面体，这种形变称为切变，出现切变后，距底面不同距离处的绝对形变不同（AA'>BB'），而相对形变则相等,即弹性模量测量方法（6-3） 式中称为切变角，当值较小时，可用代替，实验表明，一定限度内切变角与切应力成正比，此处S为立方体平行于底的截面积，现以符号表示切应力，则 （6-4） 比例系数G称切变模量。 测量切变模量的方法有静态扭转法、摆动法。 实验目的 1．掌握测量固体杨氏弹性模量的一种方法。 2．掌握测量微小伸长量的光杠杆法原理和仪器的调节使用。 3．学会一种数据处理方法——逐差法。 弹性模量测量方法实验仪器 杨氏模量仪、尺读望远镜、光杠杆、水准仪、千分尺、游标卡尺（精度0.02mm）及1kg砝码9个。 实验的详细装置如图1所示。其中尺读望远镜由望远镜和标尺架组成，望远镜的仰角可由仰角螺钉调节，望远镜的目镜可以调节，还配有调焦手轮。杨氏模量仪是一个较大的三脚架，装有两根平行的立柱，立柱上部横梁中央可以固定金属丝，立柱下部架有一个小平台，用于架设光杠杆。小平台的位置高低可沿立柱升降、调节、固定。三脚架的三个脚上配有三个螺丝，用于调节小平台水平。
05切变模量测量要点
实验报告：切变模量的测量 张贺PB07210001 一、实验题目： 切变模量的测量 二、实验目的： 在这个实验中，用扭摆来测量金属丝的切变模量，同时要学习尽量设法避免测量那些较难测准的物理量，测量那些较难测准的物理量，从而提高实验精度的设计思想。 三、实验仪器: 扭摆、圆盘、钢丝、金属环、游标卡尺、螺旋测微器、米尺、秒表 四、实验原理： 实验对象是一根上下均匀而细长的钢丝，从几何上说就是一个如图 5.3.2-1所示的细长的圆柱体，其半径为R，长度为L。将其上端固定，而使其下端面发生扭转。扭转力矩使圆柱体各截面小体积元均发生切应变。在弹性限度内，切应变γ正比于切应力τ： γ τG =（1）这就是剪切胡克定律，比例系数G即为材料的切变模量。
钢丝下端面绕中心轴线OO ’转过φ角（即P 点转到了P ’的位置）。相应的，钢丝各横截面都发生转动，其单位长度的转角L dl d //??=。分析这细圆柱中长为dl 的一小段，其上截面为A ，下截面为B （如图5.3.2-2所示）。由于发生切变，其侧面上的线ab 的下端移至b ’，即ab 转动了一个角度γ，?γRd dl bb =='，即切应变 dl d R ? γ= （2） 在钢丝内部半径为ρ的位置，其切应变为 dl d ? ρ γρ= （3） 由剪切胡克定律dl d G G ? ργτρρ==可得横截面上距轴线OO ’为ρ处的切应 力。这个切应力产生的恢复力矩为 ρ? ρπρπρρτρd dl d G d ?=???3 22 截面A 、B 之间的圆柱体，其上下截面相对切变引起的恢复力矩M 为 ?=? =R dl d GR dl d d G M 04322?π?ρρπ （4） 因钢丝总长为L ，总扭转角dl d L ? ?=，所以总恢复力矩 L GR M ? π 4 2 = （5） 所以
(4)材料切变模量G的测定
材料切变模量G的测定 实验（一）用百分表扭角仪法测定切变模量G 一、目的 在比例极限内验证扭转时的剪切虎克定律，并测定材料的切变模量G。 二、仪器设备 1、多功能组合实验台 2、百分表 三、试件 空心圆管：材料为不锈钢、内径d= 40.2 mm、外径D= 47.14 mm、长度L=420mm 四、预习要求： 1、阅读第二章中多功能组合实验台工作原理、使用方法以及百分表的工作原理。 五、实验原理与方法 实验装置如图3-13所示，加载示意图见图3-14。试件的一端安装在圆管固定支座上，该端固定不动，另一端可以转动，并在可动端装有一滚珠轴承支座加以支承。靠近轴承安装一横杆AB，在A点通过加载手轮加载。这样试件在荷载作用下，仅仅受到纯扭转的作用。可动端只能产生绕空心圆管轴线方向的角位移。当试件受到扭转作用时，可动端的横截面转动，此时横杆也转动。通过百分表（或千分表）测定B点的位移（由于B点转动角很小，B点的位移约等于B点的弧长）， ?（见图3-15）。 这样便可以计算出试件可动端的转角大小? 图3-13 扭转实验装置
图3-14扭转加载示意图 图3-15圆管转角示意图 根据扭转变形公式 P GI TL ?=?? 式中：b B ?=??； △T=△P ×a 可计算出切变模量 )(3244d D I P -=π P I TL G ???= 施加载荷△P 时，试件便受到扭矩△T=△P ×a 的作用，对试件分级加载，由于各级荷载相等,故相应于每级加载后的读数增量△B 也应基本相等（即??相等），从而验证了剪切虎克定律。根据实验中测得的扭转角增量??，便可以求出切变模量G 。 六、实验步骤 1、打开测力仪电源，如果此时数字显示不为“0000”，用螺丝刀将其调整为“0000”。 2、旋转百分表外壳，使大指针指到“0”。 3、顺时针转动加载手轮加载，分四级加载，每级加载200N ，一直加到800N （200N →400N →600N →800N ）。每加一级荷载后，读取百分表的读数并记录。为了保证实验数据的可靠性，须重复进行三次实验，取一组线性较好的（也就是读数差基本相等的）数据进行计算。 注意事项： 1、切勿超载．．．．，所加荷载最大不能超过．．．．．．．．．．1000N ，否则将损坏试件．．．．．．． 。 2、保护好百分表．．．．．．，防止其脱落摔坏．．．．．．． 。 七、预习思考题 1、试件在可动端为什么要加装滚动轴承支座？ 2、在实验中是怎样验证剪切虎克定律的？怎样测定和计算G ？
拉伸时材料弹性模量E和泊松比的测定
实验三 电测法测定材料的弹性模量和泊松比 弹性模量E 和泊松比μ是各种材料的基本力学参数，测试工作十分重要，测试方法也很多，如杠杆引伸仪法、电测法、自动检测法，本次实验用的是电测法。 一、 实验目的 在比例极限内，验证胡克定律，用应变电测法测定材料的弹性模量E 和泊松比μ。 二、 实验仪器设备和试样 1. 材料力学多功能实验台 2. 静态电阻应变仪 3. 游标卡尺 4. 矩形长方体扁试件 三、 预习要求 1. 预习本节实验内容和材料力学书上的相关内容。 2. 阅读并熟悉电测法基本原理和电阻应变仪的使用操作。 四、实验原理和方法 材料在比例极限范围内，正应力σ和线应ε变呈线性关系，即：εσE = 比例系数E 称为材料的弹性模量，可由式3－1计算，即：ε σ=E （3－1） 设试件的初始横截面面积为o A ，在轴向拉力F 作用下，横截面上的正应力为： o A F = σ 把上式代入式（3－1）中可得： ε o A F E = （3－2） 只要测得试件所受的荷载F 和与之对应的应变ε，就可由式（3－2）算出弹性模量E 。
受拉试件轴向伸长，必然引起横向收缩。设轴向应变为ε，横向应变为ε'。试验表明，在弹性范围内，两者之比为一常数。该常数称为横向变形系数或泊松比，用μ表示，即： ε εμ'= 轴向应变ε和横向应变ε'的测试方法如下图所示。在板试件中央前后的两面沿着试件轴线方向粘贴应变片1R 和'1R ，沿着试件横向粘贴应变片2R 和'2R 。为了消除试件初曲率和加载可能存在偏心引起的弯曲影响，采用全桥接线法。分别是测量轴向应变ε和横向应变ε'的测量电桥。根据应变电测法原理基础，试件的轴向应变和横向应变是每台应变仪应变值读数的一半，即： r εε21= '='r εε2 1 实验时，为了验证胡克定律，采用等量逐级加载法，分别测量在相同荷载增量F ?作用下的轴向应变增量ε?和横向应变增量ε'?。若各级应变增量相同，就验证胡克定律。 五、 实验步骤 1. 测量试件。在试件的工作段上测量横截面尺寸，并计算试件的初始横截面面积o A 2. 拟定实验方案。 1) 确定试件允许达到的最大应变值（取材料屈服点S σ的70%～80%）及所需的最大载 荷值。 2) 根据初荷载和最大荷载值以及其间至少应有5级加载的原则，确定每级荷载的大小。 3) 准备工作。把试件安装在试验台上的夹头内，调整试验台，按图的接线接到两台应 变仪上。 4) 试运行。扭动手轮，加载至接近最大荷载值，然后卸载至初荷载以下。观察试验台 和应变仪是否处于正常工作状态。 5) 正式实验。加载至初荷载，记下荷载值以及两个应变仪读数r ε、'r ε。以后每增加 一级荷载就记录一次荷载值及相应的应变仪读数r ε、' r ε，直至最终荷载值。以上实验重复3遍。
材料力学实验指导书(测量材料弹性模量E)
测量材料弹性模量E实验 一、实验名称 测定材料的弹性模量。 二、实验目的 1．掌握测定Q235钢弹性模量E的实验方法； 2．熟悉CEG-4K型测E试验台及其配套设备的使用方法。 三、实验设备及仪器 1．CEG-4K型测E试验台 2．球铰式引伸仪 四、试样制备 1. 试样：Q235钢，如图所示，直径d=10mm，标距L=100mm。 2、载荷增重ΔF=1000N（砝码四级加载，每个砝码重25N，初载砝码一个，重16N，采用1：40杠杆比放大） 五、实验原理 实验时，从F0到F4逐级加载，载荷的每级增量为1000N。每次加载时，记录相应的长度变化量，即为ΔF引起的变形量。在逐级加载中，如果变形量ΔL 基本相等，则表明ΔF与ΔL为线性关系，符合胡克定律。完成一次加载过程，将得到ΔL的一组数据，实验结束后，求ΔL1到ΔL4的平均值ΔL平，代入胡克定律计算弹性模量。即
EA l F l ? ? = ? ?001 .0 备注：引伸仪每格代表0.001mm。 六、实验步骤及注意事项 1．调节吊杆螺母，使杠杆尾部上翘一些，使之与满载时关于水平位置大致对称。 2．把引伸仪装夹到试样上，必须使引伸仪不打滑。 注意：对于容易打滑的引伸仪，要在试样被夹处用粗纱布沿圆周方向打磨一下。引伸仪为精密仪器，装夹时要特别小心，以免使其受损。采用球铰式引伸仪时，引伸仪的架体平面与试验台的架体平面需成45°左右的角度。 3．挂上砝码托。 4．加上初载砝码，记下引伸仪的初读数。 5．分四次加等重砝码，每加一次记录一次引伸仪的读数。注意：加砝码时要缓慢放手，以使之为静载，防止砝码失落而砸伤人、物。 6．实验完毕，先卸下砝码，再卸下引伸仪。 七、数据处理 1. 记录相关数据 分级加载初载一次加载二次加载三次加载四次加载引伸仪读数L0= L1= L2= L3= L4= 2.计算 （1）各级形变量的计算 分级加载一次加载二次加载三次加载四次加载平均值形变量ΔL1= ΔL2= ΔL3= ΔL4= ΔL平=
弹性模量和泊松比的测定
弹性模量和泊松比的测定
弹性模量和泊松比的测定
目录 一、弹性模量和泊松比 (2) 二、弹性模量测定方法 (2) 三、泊松比测定方法 (4) 四、结论 (4) 五、参考文献 (4)
一、弹性模量和泊松比 金属材料的弹性模量E为低于比例极限的应力与相应应变的比值；金属材料的泊松比μ指低于比例极限的轴向应力所产生的横向应变与相应轴向应变的负比值（详见GB/T 10623-2008 金属材料力学性能试验术语）。 二、弹性模量测定方法 铝合金材料的弹性模量E是在弹性范围内正应力与相应正应变的比值，其表达式为： E=σ/ε 式中E为弹性模量；σ为正应力；ε为相应的正应变。 铝合金材料弹性模量E的测定主要有静态法、动态法和纳米压痕法。 1.静态法 1.1测量原理 静态法测量铝合金材料的弹性模量主要采用拉伸法，即采用拉伸应力-应变曲线的测试方法。 拉伸法是用拉力拉伸试样来研究其在弹性限度内受到拉力的伸长变形。由上式有： E=σ/ε=FL/A△L 式中各量的单位均为国际单位。 可以看出，弹性模量E是在弹性范围所承受的应力与应变之比，应变是必要的参数。因此，弹性模量E的测试实质是测试弹性变形的直线段斜率，故其准确度由应力与应变准确度所决定。 应力测量的准确度取决于试验机施加的力值与试样横截面积，此时试验机夹具与试样夹持方法也非常关键，夹具与试样要尽量同轴；应变测量的准确度要求引伸计要真实反映试样受力中心轴线与施力轴线同轴受力时所产生的应变。 由于试样受力同轴是相对的，且在弹性阶段试样的变形很小，所以为获得真实应变，应采用高精度的双向平均应变机械式引伸计。 拉伸法测量弹性模量适用于常温测量，由于拉伸时载荷大，加载速度慢，
扭摆法测量切变模量和转动惯量
扭摆法测量切变模量和转动惯量
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实验四?材料的切变模量与刚体转动惯量的测定（扭摆法） 【实验目的】 本实验通过用扭摆法测量钢丝及铜丝材料的切变模量,了解测量材料切变模量的基本方法，进一步掌握基本长度量和时间测量仪器的正确使用方法,同时还可以用扭摆法测量各种形状刚体绕同一轴转动的转动惯量以及同一刚体绕不同轴转动的转动惯量，加深对转动惯量的概念及对垂直轴定理和平行轴定理的理解。 【仪器和用具】 1、切变模量与转动惯量实验仪 2、仪器使用方法 (1）取下仪器上端夹头，并把它拧松,将钢丝一端插入夹头孔中，然后把夹头拧紧,再 把夹头放回横梁上。用同样的方法,把钢丝的下端固定在爪手的夹头上。 (2）转动上端的“扭动旋钮”（９)使爪手一端的铷铁硼小磁钢(5）对准固定在立柱上的霍耳开关(4）。同时调整霍耳开关的位置，使之高度与小磁钢一致。 (3）调节立柱的两个底脚螺丝。使小磁钢靠近霍耳开关,并使它们之间相距为8毫米左 右。 （４）转动横梁上的“标致旋钮”(8),使它的刻线与“扭动旋钮”(9）上的刻线相一致 当旋转“扭动旋钮”（9）一个角度后，即刻又恢复到起始位置。此时爪手将绕钢丝作摆动。 （5)爪手有多种功能。圆环可水平放在爪手上面作振动。也可以垂直装在爪手下面作振 动。爪手还可以安置条形棒或柱形棒作振动,以测得不同的周期值,并求出钢丝材料的切变模 图1 切变模量与转动惯量实验仪简图 （其中2表示环状刚体垂直和水平二种状态放置） 1 2 2 3 8 4 5 6 7 1、爪手 2、环状刚体 3、待测材料 4、霍耳开关 5、铷铁硼小磁钢 6、底座 7、数字式计数计时仪 8、标志旋钮 9、扭动旋钮 9
弹性模量计算方法
用户登录 新用户注册Array大学物理实验 第一层次 预备性实验 基础性实验 第二层次 综合与设计1 综合与设计2 第三层次 研究与创新 自学物理实验 近代物理实验 专业物理实验 光电子技术实验 传感器技术实验 单片机应用实验 物理光学实验 应用光学实验 现代光学实验
弯曲法等。 用力F作用在一立方形物体的上面，并使其下面固定（如图一），物体将发生 形变成为斜的平行六面体，这种形变称为切变，出现切变后，距底面不同距离 处的绝对形变不同（AA'>BB'），而相对形变则相等,即 (6-3) 式中称为切变角，当值较小时，可用代替，实验表明，一定限度内切 变角与切应力成正比，此处S为立方体平行于底的截面积，现以符号 表 示切应力 ，则 (6-4) 比例系数G称切变模量。 测量切变模量的方法有静态扭转法、摆动法。 实验目的 1． 掌握测量固体杨氏弹性模量的一种方法。 2． 掌握测量微小伸长量的光杠杆法原理和仪器的调节使用。 3． 学会一种数据处理方法——逐差法。 实验仪器 杨氏模量仪、尺读望远镜、光杠杆、水准仪、千分尺、游标卡尺（精度0.02m m ）及1kg砝码9个。 实验的详细装置如图1所示。其中尺读望远镜由望远镜和标尺架组成，望 远镜的仰角可由仰角螺钉调节，望远镜的目镜可以调节，还配有调焦手轮。杨 氏模量仪是一个较大的三脚架，装有两根平行的立柱，立柱上部横梁中央可以 固定金属丝，立柱下部架有一个小平台，用于架设光杠杆。小平台的位置高低 可沿立柱升降、调节、固定。三脚架的三个脚上配有三个螺丝，用于调节小平 台水平。 光杠杆如图2所示，将一个小反射镜装在一个三脚架上，前两脚和镜子同
材料切变模量的测定
材料切变模量G 的测定 材料的切变模量G ，是计算构件扭转变形的基本参数。测定切变模量的方法有很多种，本节主要介绍电测法测定切变模量G 。 一、实验目的 1.了解用电阻应变测试方法测定材料扭转时的剪切弹性模量G 的方法。 2.测定试件材料的剪切弹性模量。 3.理解剪切弹性模量的定义和变形方式。 二、实验设备 1．TS3861型静态数字应变仪一台； 2．NH-10型多功能组合实验架一台。 三、实验原理和方法 依照国标GB10128—88的规定，材料扭转时，剪应力与剪应变成线性比例关系范围内剪应力τ与剪应变γ之比称剪切弹性模量或切变 模量，以G 表示即： γ τ=G 上式中的τ和γ均可由实验测定，其方法如下。 1.τ的测定 在空心薄臂圆筒试件的前后表面A 、C 两点处 分别贴上应变片如图2-19所示，试件贴片处扭转 切应力为 图2-20 图2-19
p W T = τ 式中，p W 为圆管的抗扭截面系数。 2.γ的测定 选择全桥接线使得应变仪产生的读数应变均由扭转切应力引起，则有d ε=2r ε=4o 45ε由于薄臂圆筒上任意一点均为纯剪切应力状态如图2-20。 根据广义胡克定律和o 45-σ=1σ=τ-,o 45σ=3σ=τ,可得 []2 21)(145γττμτμτε==+=--=G E E o 因此, γ=r ε,由γ τ=G 可得 r P W T G ε= 实验采用等量逐级加载法。设各级扭矩增量为i T ?，应变仪读数增量为ri ε?，从每级加载中，可求得切变模量为 ri P i i W T G ε??= 同样采用端直法,材料的切变模量是以上i G 的算术平均值,即∑==n i i G n G 1 1。 四、实验步骤 1.组桥接线 2.采用分级加载法，先予加100N 的初荷载检查装置和应变仪是否正常工作。 3.将应变仪调零，然后以?P=100N 进行分级加载，直至max P =500N 。 4.分别记录ri ε和/ri ε，数据处理，整理实验报告。
弹性模量的测定整理
弹性模量的定义及其相互关系 材料在弹性变形阶段，其应力和应变成正比例关系（即符合胡克定律），其比例系数称为弹性模量（Elastic Modulus ）。弹性模量的单位是GPa 。“弹性模量”是描述物质弹性的一个物理量，是一个总称，包括“杨氏模量”、“剪切模量”、“体积模量”等。所以，“弹性模量”和“体积模量”是包含关系。 一般地讲，对弹性体施加一个外界作用（称为“应力”）后，弹性体会发生形状的改变（称为“应变”），“弹性模量”的一般定义是：应力除以应变。 线应变：对一根细杆施加一个拉力F ，这个拉力除以杆的截面积S ，称为“线应力”，杆的伸长量dL 除以原长L ，称为“线应变”。线应力除以线应变就等于杨氏模量E=( F/S)/(dL/L)。 剪切应变：对一块弹性体施加一个侧向的力f （通常是摩擦力），弹性体会由方形变成菱形，这个形变的角度a 称为“剪切应变”，相应的力f 除以受力面积S 称为“剪切应力”。剪切应力除以剪切应变就等于剪切模量G=( f/S)/a 。 体积应变：对弹性体施加一个整体的压强P ，这个压强称为“体积应力”，弹性体的体积减少量(-dV)除以原来的体积V 称为“体积应变”，体积应力除以体积应变就等于体积模量: K=P/(-dV/V)。 意义：弹性模量可视为衡量材料产生弹性变形难易程度的指标，其值越大，使材料发生一定弹性变形的应力也越大，即材料刚度越大，亦即在一定应力作用下，发生弹性变形越小。弹性模量E 是指材料在外力作用下产生单位弹性变形所需要的应力。它是反映材料抵抗弹性变形能力的指标，相当于普通弹簧中的刚度。 说明：弹性模量只与材料的化学成分有关，与其组织变化无关，与热处理状态无关。各种钢的弹性模量差别很小，金属合金化对其弹性模量影响也很小。 泊松比（Poisson's ratio ），以法国数学家 Simeom Denis Poisson 为名，是横向应变与纵向应变之比值它是反映材料横向变形的弹性常数。 在材料的比例极限内，由均匀分布的纵向应力所引起的横向应变与相应的纵向应变之比的绝对值。比如，一杆受拉伸时，其轴向伸长伴随着横向收缩(反之亦然)，而横向应变 e' 与轴向应变 e 之比称为泊松比ν。 泊松比ν与杨氏模量E 及剪切模量G 之间的关系 ()()??? ? ??+=+==ννν1G 2orE 12E orG 1-G 2E 材料弹性模量的测试方法 弹性模量的测试有三种方法：静态法、波传播法、动态法。 静态法测试的是材料在弹性变形区间的应力-应变，静态法指在试样上施加一恒定的弯曲应力，测定其弹性弯曲挠度，根据应力和应变计算弹性模量。静态法属于对试样具有破坏性质的一种方法，不具有重复测试的机会，且测试精度低，测试结果波动大。另外，静态法只能对材料的杨氏模量进行测定，不能测试材料的剪切模量及泊松比。 其主要缺点是： 1.应力加载的速度会影响弹性模量的数值 2.脆性材料如陶瓷无法测量 3.不能在高温下测试.在高温下，材料发生蠕变，使得应变测试值增大。 超声波法：测试超声波在试样中的传播时间及试样长度得到纵向或横向传播速度，然后计算
切变模量的测量(5)
切变模量的测量实验题目：切变模量的测量 实验目的：用扭摆来测量金属丝的切变模量 实验器材：秒表，扭摆，螺旋测微器，游标卡尺，米尺，金属环 实验原理: 实验对象是一根上下均匀而细长的钢丝，从几何上说就是 个如图532-1所示的细长的圆柱体，其半径为R，长度为L。将 其上端固定，而使其下端面发生扭转。扭转力矩使圆柱体各截面小体积 元均发生切应变。在弹性限度内，切应变丫正比于切应力T G (1) r d R - (2) dl d (3) dl 2 d 2 G 3d d dl R 3 d 4 d M 2 G d GR (4) 0 dl 2 dl 这就是剪切胡克定律，比例系数G即为材料的切变模量。 4 M -GR - (5) 2 L 2ML R4 (6) 2DL "R4 I dt2(7) (8) (9) I
由式（11 ）、（12）可得 实验内容 本实验用扭摆法测量钢丝的切变模量，扭摆装置如图 532-3所示。 1、 装置扭摆，使钢丝与作为扭摆的圆盘面垂直，圆环应能方便地置于圆 盘上。 2、 用螺旋测微器测钢丝直径，用游标卡尺测环的内外径，用米尺测钢丝 的有效长度。 3、 写出相对误差公式，据此估算应测多少个周期较合适。 4、计算钢丝的切变模量 G 和扭转模量D ，分析误差。 数据分析: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 d (d) U A (d) R 0.781 0.778 0.780 0.776 0.778 0.782 0.779 0.781 0.782 0.782 0.7799 0.00208 0.000657 于是 R o.3895mm = 3.895 x 1o -2 cm (R) = o.oo1o4mm = 1.04 x 1o -4 cm U A (R) 3.29 x 10-4mm = 3.29 x 10-5 cm d 2 dt 2 I o T o ■Io I l (10) (11) (12) I I _JoL_ 1 0 I 1 _2 T 2 I 1 T 2 2 m(r 内 r 外) 4 Lm(r 内 r 外) G 4~ R 4 (T 12 T o 2) ffl H jl.7 3 pl ■的怙肖示庸国 ■ 上 J -
切变模量的测量
实验题目：切变模量的测量 实验目的：用扭摆来测量金属丝的切变模量，同时要学习尽量设法避 免测量那些较难测的物理量，从而提高实验精度的设计思 想。 实验原理：（1）实验对象是一根上下均匀而细长的钢丝，几何上说是 一个细长的圆柱体（图1）。使其下端面发生扭转。扭转力矩 使圆柱体各截面小体积元发生切应变。在弹性限度内，切应变 正比于切应力：（比例系数G即为材料的切变模量）。
（2）钢丝下端面绕中心轴OO’转过角。单位长度的转角，分析圆柱中长为的一小段，上截面为A，下截面为B（图2）。由于发生 切变，其侧面上的线ab的下端移至b’。既ab 转过了一个角 度，，即切应变。 在钢丝内部半径为ρ的位置，其切应变为： 由剪切胡克定律可得横截面上距轴线OO’为ρ处的切 应力。这个切应力产生的恢复力矩为：。 截面A、B之间的圆柱体，其上下截面相对切变引起的恢复 力矩M为。因钢丝总长为L，总扭转角，所以总恢复力矩： 。所以， （3）于是，求切变模量G的问题就转化成求钢丝的扭矩（即 其恢复力矩）的问题。为此，在钢丝下端悬挂一圆盘，它 可绕中心线自由扭动，成为扭摆。摆扭过的角度φ正比于所 受的扭力矩：。D为金属丝的扭转模量。有。由转动定律及 公式得这是一个简谐运动微分方程，其角频率，周期。
为了便于测量I0，将金属环对称地置于圆盘上。设环的质 量为m，内外半径分别为r内和r外，转动惯量为，这时扭 摆的周期。于是可得 所以。 实验器材：米尺、秒表、游标卡尺、千分尺、扭摆 实验桌号：9号 实验步骤：（1）装置扭摆，使钢丝与作为扭摆的圆盘面垂直，圆环应能方便 地置于圆盘上。 （2）用螺旋测微器测钢丝直径，用游标卡尺测环的内外径，用 米尺测钢丝的有效长度。 （3）根据误差均分原理： 近似处理：由，所以
普通实验室弹性模量的几种测定方法总结
普通实验室弹性模量的几种测定方法总结 围相当广泛涉及的行业也很多，在新材料机械性能测定中，弹型模量模也是重要的内容。弹性模量几乎贯穿于材料力学的全部计算之中，而对于结构力学而言其计算过程中弹性模量也是必不可少的基本物理量。对普通理工科高校实验教学，针对弹性模量测量的几点方法和注意事项，希望能有利于广大师生。 关键词】弹性模量；普通高校实验教学：科研 弹性模量E，又称弹性系数，杨氏模量，是材料的弹性常数，其值表征材料抵抗弹性变形的能力单位为Pa。E的数值随材料而异，是通过实验测定的。可视为衡量材料产生弹性变形难易程度的指标，其值越大，材料发生一定弹性变形的应力也越大，即材料刚度越大，亦即在一定应力作用下，发生弹性变形越小。弹性模量是指材料在外力作用下产生单位弹性变形所需要的应力。它是反映材料抵抗弹性变形能力的指标，相当于普通弹簧中的刚度。弹性模量是表征晶体中原子间结合力强弱的物理量，故是组织结构不敏感参数。 弹性模量依据受力的不同，又分为以下几种：由于应力―应变曲线所代表的载荷类型的不同，弹性模量可以表述为：压缩弹性模量（或者受压缩时的弹性模量）；挠曲弹性模量（或者受挠曲时的弹性模量）；剪切弹性模量（或者受剪切时的弹性模量）；拉伸弹性模量（或者受拉伸时的弹性模量）；或者扭转弹性模量（或者受扭转时的弹性模量）。弹性模量也可以通过动态试验测定，在该试验中弹性模量可以从复合模量的公式
推导而得出。单独使用模量时一般是指拉伸弹性模量。通常剪切模量几乎等于扭转模量并且都被称为刚性模量。受拉伸和压缩时的弹性模量近似相等并且统称为杨氏模量（Youngs Modulus）。 下面将通过实验对这个弹性常数建立一定的感性认识和数量概念。 一、通过球铰引伸仪来测定弹性模量 1.仪器和设备：测E实验台、球铰引伸仪、千分表、砝码。测E实验台通过两级杠杆放大，放大率为100，增量为10N。当砝码为10N时，作用在试件上的拉力为1KN。 2.内容与原理：只要测得试样纵方向上的应变，材料弹性模量E便可求出。由于在弹性范围内，应力和应变成正比，因此可得： 其中，K-引伸仪放大倍数（K=2000）；-引伸仪标距（）；-纵向变形量A-试样横截面积；-载荷增量为了检验载荷与变形的关系是否符合虎克定律，并减少测量误差，试验时一般采用增量法加载荷。即把载荷分成若干相等的载荷，逐级加载。为了保证载荷不超了比例极限，加载前可估计算出试样的屈服载荷。以屈服载荷的70%～80%作为测定弹性模量的最高载荷。 3.方法和步骤：a、加载荷P，记录千分表读数。b、共分三级累积加载，依次记录千分表读数，并计算出平均变形量。c、卸掉砝码，整理实验结果。 二、电阻应变仪和球铰引伸仪测定E 1.仪器和设备：静态电阻应变仪、测E实验台、球铰引伸仪、千分表、
弹性模量的测量实验方法3
1.弹性模量的测量 3.2.1 试验仪器与方法 试验采用平板圆柱压头测定PV A-HA-Silk 复合水凝胶的压缩弹性模量。测试装置与应力松弛装置相同，在UMT-Ⅱ多功能微摩擦试验机上，压头尺寸为Ф4mm ，试验中试样厚度为1.5mm ，试样压缩位移为试样厚度的5/8，加载速度为5mm/min ，采样间隔为0.02s 。过程中初期产生的变形视作线弹性变形。 UMT-Ⅱ多功能微摩擦试验机直接采集压痕深度和压力随时间变化的数据，而压痕法测弹性模量所关注的是压力随压痕深度的变化关系，因此对从试验机上获得的数据做以下处理：将试验机中的“test file”转换为文本文档，根据压痕深度和压力的变化选取瞬时冲击的数据段，导入origin 软件后绘出压力随压痕变化的图像，将该图像进行线性拟合得到一条直线，进而使用origin 中的微分功能求出该直线的斜率，由弹性模量的定义式(3-4)可以求出PV A-HA-Silk 复合水凝胶的弹性模量值。 k Ap Fh E === εσ （3-4） 式中E ：弹性模量； σ：应力； ε：应变； F ：作用载荷； h ：试样厚度 A ：试样横截面积； p ：试样压缩变形 k ：应力应变曲线斜率 2.渗透率的测量 3.5.1 试验原理 (Testing Principle) 渗透率是指完全充满孔隙空间的、单位压力梯度下粘度为1cP 的流体通过单位横截面积孔隙介质的体积流量，是多孔介质允许流体通过能力的量度。在液体流动过程中，渗透率是衡量流体通过多孔材料的阻力或者摩擦力。根据达西定律[136]，液体流动速率与施加于多孔材料的压力梯度成正比，与液体粘度成反比，故 →→?=P k v μ (3-2) 其中，k 是多孔材料的渗透率，→ ?P 是驱动液体流动的压力梯度，μ是液体粘度，→v 是通过整个多孔介质 的体积流量速率。对于一维的流动方向来说，式(3-2)可以改为 dx dP k V A Q x μ== (3-3) 其中，Q 是不可压缩液体的体积流量速率，A 为液体通过多孔材料的截面积。
扭摆法测定材料的切变模量与刚体转动惯量
实验二 材料的切变模量与刚体转动惯量的测定（扭摆法） 【实验目的】 本实验通过用扭摆法测量钢丝及铜丝材料的切变模量，了解测量材料切变模量的基本方法，进一步掌握基本长度量和时间测量仪器的正确使用方法，同时还可以用扭摆法测量各种形状刚体绕同一轴转动的转动惯量以及同一刚体绕不同轴转动的转动惯量，加深对转动惯量的概念及对垂直轴定理和平行轴定理的理解。 【仪器和用具】 1、切变模量与转动惯量实验仪 2、仪器使用方法 （1）取下仪器上端夹头，并把它拧松，将钢丝一端插入夹头孔中，然后把夹头拧紧，再把夹头放回横梁上。用同样的方法，把钢丝的下端固定在爪手的夹头上。 （2）转动上端的“扭动旋钮”（9）使爪手一端的铷铁硼小磁钢（5）对准固定在立柱上的霍耳开关（4）。同时调整霍耳开关的位置，使之高度与小磁钢一致。 （3）调节立柱的两个底脚螺丝。使小磁钢靠近霍耳开关，并使它们之间相距为8毫米左右。 （4）转动横梁上的“标致旋钮”（8），使它的刻线与“扭动旋钮”（9）上的刻线相一致 当旋转“扭动旋钮”（9）一个角度后，即刻又恢复到起始位置。此时爪手将绕钢丝作摆动。 （5）爪手有多种功能。圆环可水平放在爪手上面作振动。也可以垂直装在爪手下面作 图 2-1 切变模量与转动惯量实验仪简图 （其中2表示环状刚体垂直和水平二种状态放置） 1 2 2 3 8 4 5 6 7 1、爪手 2、环状刚体 3、待测材料 4、霍耳开关 5、铷铁硼小磁钢 6、底座 7、数字式计数计时仪 8、标志旋钮 9、扭动旋钮 9
振动。爪手还可以安置条形棒或柱形棒作振动，以测得不同的周期值，并求出钢丝材料的切变模量或刚体的转动惯量。 3、数字式计数计时仪使用 （1）开启电源开关，使仪器预热10分钟。 （2）按住上升键，使预置计数值达到实验要求。 （3）使爪手作扭转振动。当铷铁硼小磁钢靠近霍耳开关约1.0cm距离时，霍耳开关将导 通，即产生计时触发脉冲信号。 （4）数字式计数计时仪有延时功能。当扭摆作第一周期振动时，将不计时，计数为0。当计数显示1时，才显示计时半个周期。 （5）计数计时结束,可以读出由于爪手振动在霍耳开关上产生计时脉冲的计数值和总时间，其中计数2次为一个周期。要查阅每半个周期时间，只要按一次下降键即可。 4、另外，还需要螺旋测微仪，游标卡尺，米尺，电子天平（公用）。 图2-2 实验装置实物照片 【实验原理】 材料在弹性限度应力同应变的比值是度 量物体受力时变形大小重要参量。正应力同线 应变的比值，称为氏模量；剪应力同剪应变的 比值，称剪切弹性模量，又简称切变模量。与 氏模量相似，切变模量在各行各业有着广泛的
混凝土弹性模量试验
检测参数标准化流程 1 参数名称 水泥混凝土棱柱体抗压弹性模量 2 名称解释 水泥混凝土棱柱体抗压弹性模量是在静力作用下，应力有应变的比值，应力取混凝土棱柱体轴心抗压强度的三分之一。 3 标准规范 《试验机通用技术要求》（GB/T2611-1992 ） 《液压式压力试验机》（GB/T3722-1992） 《水泥混凝土试件制作与硬化水泥混凝土现场取样方法》（T0521-2005） 《水泥混凝土棱柱体轴心抗压强度试验方法》（T0555-2005） 《杠杆千分表产品质量分等》（JB/T 54251-1994） 4目的和适用范围 本方法是测定水泥混凝土在静力作用下的受压弹性模量方法，水泥混凝土的受压弹性模量取轴心抗压强度1/3的对应的弹性模量。 5 设备与要求 （1）压力试验机或万能试验机应符合《液压式压力试验机》(GB／T3722-1992)及《试验机通用技术要求》(GB／T 2611-1992)，其测量精度为±1％，试件破坏荷载应大于压力机全量程的20％且小于压力机全量程的80％。 （2）球座：应符合T0551的2.4要求。 （3）微变形测定仪：符合《杠杆千分表产品质量分等》中技术要求，千分表2个（0级或1级），或精度不低于0.001mm的其他仪表。 （4）微变形测量仪固定架二对：标距150mm，金属刚性框架，正中为千分表插座，两端有三个圆头长螺杆，可以调整高度。 （5）其它：502胶水、平口刮刀、小一字螺丝刀、直尺、铅笔等 6 环境要求 （1）实验室温湿度要求应满足：温度10℃～30℃，相对湿度大于50% （2）砼标准养护温度20℃±2℃，相对湿度大于95%;标准养护室内的试件应放在支架上，彼此间隔10-20mm，试件表面应保持潮湿，并不得用水直接冲淋。 7样品要求
切变模量
测材料切变模量 姓名： 唐智浩 学号：36050222 一、实验目的 1、用扭角仪测定中碳钢材料在比例极限内转角与扭矩的关系； 2、电测法测定中碳钢材料在比例极限内扭转切应力与切应变的关系 3、测定中碳钢材料的切变模量G ； 二、实验原理与方法 1、扭角仪测试原理 扭角仪是在小变形前提下，通过测量圆周上一点的切线位移来得到试件两截面相对扭转角的实验装置。 等截面圆轴在比例极限内扭转时，若相距为L 的两横截面之间扭矩为常值，则两横截面间的扭转角为： b δ?= T L T Lb ?? p TL GI ?= b δ?= 增量法： p p TL TLb G I I ?δ== 每一级载荷增量下 1 n i i G G == ∑
2、电测法测扭转切应变 设所取正方形的边长为a,则有： 微体变形图 H D’ DD AD γ'≈ 45/cos()o DD DH ' ==0 45DH BD ε-= AD a =BD =0 45452DD AD a a εγε--'≈= == 圆轴表面的扭转切应力的计算： p T W τ=
三、实验步骤 1、拟定加载方案 2、草拟实验所需各类数据表格 3、测量试件尺寸 4、试验机准备、试件安装和仪器调整 5、确定组桥方式、接线和设置应变仪参数 6、检查及试车 7、进行试验 8、整理各种仪器设备，结束试验 四、数据列表 试验时间：2007-12-7 本组同学：唐智浩、陈世春 等截面圆轴在比例极限内扭转时，微体的切应力与切应变的关系为： G τγ =0 452p p T T G W W τγγε-= == 4545 22γεε-==-0452()i i p i T G W ε-?= ?增量法： 每一级载荷增量下 1 n i i G G n == ∑+450 -450 P 百分表
实验二 材料切变模量G的测定
实验二 材料切变模量G 的测定 一、实验目的 测定碳钢的剪切弹性模量G 。 二、设备和仪器 1．游标卡尺，百分表，钢板尺 2．XH180型G 值测定实验台 三、试验原理 试样直径d=10mm ，标距L=230mm ，表臂130mm ，力臂200mm 。砝码四个，每个重 △F=1.96N(200克)。 在弹性范围内进行圆截面试样扭转实验时，扭矩T 与扭转转角中之间的关系符合扭转变形的胡克定律 P GI TL /=φ， 式中：32/4d I P π=为截面的极惯性矩。 当试样长度L 和极惯性矩I P 均为已知时，只要测得扭矩增量△T 和相应的扭转角增量△Φ，可由式 P I L T G ????=φ/ 计算得到材料的切变模量。 试样受扭后，加力杆绕试样轴线转动，使右端产生铅垂位移B(单位为mm)，该位移由安装在B 端的百分表测量。当铅垂位移很小时，加力杆的转动角(亦即试样扭转角) △Φ也很小，应有tan(△Φ)=B ／b≈△Φ，式中b 为百分表触头到式样端面圆心的距离，加力杆的转角△Φ即为圆截面试样两端面的相对扭转角△Φ(单位为弧度)。
四、试验步骤 1．试验前用手指轻轻敲击砝码盘，观察百分表是否灵活摆动，以检查装卡是否正确。 2．记录百分表初末读数或将百分表调零。 3．逐级加载，每级增加一个砝码后记录百分表初末读数，共加载四次，由于顶丝有微小滑动，每个砝码多次加卸记录其引起的位移不一样，然后卸载，重复上述步骤，共测量三次。 五、注意事项 1.砝码要轻拿轻放，不要冲击加载。不要在加力臂或砝码盘上用手施加过大力气。 2.不要拆卸或转动百分表，保证表杆与刚性臂间稳定、良好的接触。 六、实验结果处理 七、思考题 1．实验过程中，有时会出现加了砝码而百分表指针不动的现象，这是为什么？应采取什么措施？ 答、加载砝码时百分表指针不动的原因：百分表可能出现故障，百分表触头没接触转角臂，转角臂与试样联接松动。 应采取的措施：检查百分表；百分表触头接触转角臂，并且预压一圈；转角臂与试样联接牢固，不能有相对转动。 2．用等增量法加载测剪切弹性模量G与一次直接加载到允许的最大载荷测得的G值有何不同？ 答、逐级加载方法所求出的弹性模量与一次加载到最终值所求出的弹性模
北航-材料力学实验报告-切变模量G的测定
北京航空航天大学、材料力学、实验报告实验名称：切变模量G的测定学号390512-- 姓名--- 实验时间： 2010.12.21 试件编号试验机编号计算机编号应变仪编号百分表编号成绩 实验地点：主楼南翼116 室 3 3 - - - 教师年月日 一、实验目的 1.了解用电阻应变测试方法、扭角仪测试方法测定材料扭转时的剪切弹性模量G 的方法； 2.测定试件材料的剪切弹性模量； 3.理解剪切弹性模量的定义和变形方式。 二、实验原理 （一）电测法测切变模量 材料扭转时，剪应力与剪应变成线性比例关系范围内剪应力τ 与剪应变γ之比称剪切弹性模量或切变模量， 以 G 表示即： G 上式中的和（或以δ 表示）均可由实验测定，其方法如下。 在试件的前后表面 A 、 C 两点处分别贴上应变片： 试件贴片处扭转切应力为 T W p 式中， W p为抗扭截面系数。
实验采用等量逐级加载法。设各级扭矩增量为T i，应变仪读数增量为ri ，从每级加载中，可求得切变 模量为
T G 2W p 根据本实验：T P a 故： P a G 2W p 实验组桥方案见报告最后的实验附图。 （二）扭角仪测切变模量 圆轴受扭时，材料处于纯剪切应力状态。在比例极限以内，材料的剪应力与剪应变成正比，即满足剪切虎克 TL 定律，有：G I p 通过扭转试验机 ,对试件逐级增加同样大小△ T ，相应地由扭角仪测出扭转角增量△ Φ，根据本实验装置，于是有： P a L b G I p 三、实验步骤 1.设计数据表格； 2.测量试件尺寸； 3.拟定加载方案； 4.试验机准备，仪器调整； 5.测量实验装置所需尺寸； 6.确定组桥方式及参数； 7.安装扭角仪及百分表； 8.检查试车； 9.进行试验； 10.数据检察，卸载，关闭电源，整理设备。 四、实验数据： 基本尺寸及平均值： 1/4桥数据及逐差法处理数据：
弹性模量,泊松比的测定方法
材料弹性模量E 和泊松比μ的测定 弹性模量E 和泊松比μ是各种材料的基本力学参数，测试工作十分重要，测试方法也很多，如杠杆引伸仪法、千分表法、电测法等。本节介绍电测法。 一、实验目的 1.了解材料弹性常数E 、μ的定义。 2.掌握测定材料弹性常数E 、μ的实验方法。 3.了解电阻应变测试方法的基本原理和步骤。 4.验证虎克定律。 5.学习最小二乘法处理实验数据。 二、实验设备 1．TS3861型静态数字应变仪一台； 2．NH-10型多功能组合实验架一台； 3.拉伸试件一根； 4.温度补偿块一块； 5.游标卡尺。 三、实验原理和方法 弹性模量是材料拉伸时应力应变成线形比例范围内应力与应变之比。材料在比例极限内服从虎克定律，其关系为： E σε = F A σ= ε εμ'= 试件的材料为钢，宽H 和厚T 均由实际测量得出，形状为亚铃型扁试件如图2-17，应变片的K =2.08。实验时利用NH-3型多功能组合实验架对试件施加轴向拉力，利用应变片测出试件的轴向应变ε和横向应变ε'，利用②式计算出试件的轴向应力。在测量轴向应变时，应将正反两面的轴向应变片接成全桥对臂测量线路。利用式E σ ε = 就可得到材料的E ，
利用式ε εμ' = 得到材料的泊松比μ。 图2-17 四、实验步骤 1.实验准备 检查试件及应变片和应变仪是否正常。 2.拟定加载方案 根据材料手册，拟定加载方案。（推荐方法： P 0=100N,△P =300N ，P MAX =1300N ）。 3.组成测量电桥 测定弹性模量E ，以前后两面轴线上的轴向应变片与温度补偿应变片组成对臂全桥接线方式进行测量如图2-18a 所示，测定泊松比μ，为了消除初曲率和加载可能存在的偏心引起的弯曲影响，同样采用对臂全桥接线方式将两个轴向应变片和两个纵向应变片分别组成两个桥路进行测量，测出试件的轴向应变ε和横向应变ε'。如图2-18a 、b 所示。 4.进行实验 5.检查实验数据 6.自主设计数据记录表