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，l0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，有了弧长再知道半径b就可以算出转角。

b

图

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，有了弧长再知道半径b就可以算出转角。

b

由材料力学知，在剪切比例极限内，圆轴的变形公式为

TL0 GIP由以上公式可以写成GTL0 IP式中T为扭矩，IP为圆截面的极惯性矩，L0为标距。

图

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如图都相等。加载过程中，每一个扭矩Ti都对应着相应的扭转角i，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。

G（四） 实验步骤

TL0

IPm1. 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 读数扭矩Т（N·m） C(格) T01 C(格) 读数差Δ弧长量（mm） 扭转角 弧长增量（mm）  ck b c k T12 T23 T34 放 大 系 数 1n平均m(ii1)  ni1T1 k100 mmbb100（mm） GL0Pm (GPa)L0自测d4LO自测 P d10(mm) 32取实验数据最好的一组按下式，计算出扭矩增量对应的扭转角增量的平均值，和计算出剪切弹性模量。

1n平均m(ii1)

ni1m式中：n为加载级数。 2．作图

mbb100（mm）

以扭矩T为纵坐标，扭转角Ф为横坐标，作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