切应变实验报告

1、北京航空航天大学、材料力学、实验报告实验名称：材料弹性常数E、“的测定学号姓名实验时间：2010年11月17日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99999教师年月日一、实验目的：-1两种方法测定金属材料的切变模量G；验证圆轴扭转时的虎克定律。、试件形状、尺寸、力学性能、编号9号试件：中碳钢圆轴试件，名义尺寸d=40mm,材料屈服极限n=360MPa。s三、试件受力简图；实验装置照片;简图如试件及应变片图样1田201347,01)四、粘应变片(百分表)的方位和编号：各应变片位置如简图如试件及应变片图样1五、实验原理和方法：1.电测法测切变模量G材料在剪

2、切比例极限内，切应力与切应变成正比，t=Gy上式中的G称为材料的切变模量。由式(1)可以得到：2)圆轴在剪切比例极限内扭转时，圆轴表面上任意一点处的切应力表达式为：3)4)Tt=maxWP由式(1)(3)得到：TG=WyP由于应变片只能直接测出正应变，不能直接测出切应变，故需找出切应变与正应变的关系。圆轴扭转时，圆轴表面上任意一点处于纯剪切受力状态，根据图二所示正方形微体变形的几何关系可知：TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark10 y=-28=28(5)450-450由式(2)(5)得到：=-2W8p-450p450根据上式，实验时，我们在试件表面沿45。方向贴

3、应变片(一般贴二向应变花,如图三所示)，即可测出材料的切变模量G。产生的应变增量A8。于是式(6)写为：ATAT图三二向应变化示意图G(7)2WA82WA8p-450p450根据本实验装置，有ATAPa(8)a力的作用线至圆轴轴线的距离最后，我们得到：APaAPaG(9)2WA8p-4502WA8p450本实验采用增量法加载，即逐级加载，分别测量在各相同载荷增量AT作用下,2扭角仪测切变模量G。等截面圆轴在剪切比例极限内扭转时，若相距为L的两横截面之间扭矩为常数，则两横截面间的扭转角为:TL厂GT(10)由上式可得：11)TL申I根据本实验装置，按图四所示原理，可以得到：本实验采用增量法，测量

4、在各相同载荷增量AT作用下，产生的转角增量机于是式（11）写为:ASb6百分表杆移动的距离b百分表杆触点至试件轴线的距离最后，我们得到：AP-a-L-bG=AS-1p六、具体实验步骤、加载方案、注意事项：1设计实验所需各类数据表格；试件长度/mm左夹片宽右夹片宽夹片间长测量长度其他参数/mmdba试验机加力/kN百分表/mm1/4桥测应变/m半桥法测应变/m全桥法测应变/m123412123452量试件尺寸3拟定加载方案；4试验机准备、试件安装和仪器调整5测量实验装置的各种所需尺寸；6确定组桥方式、接线、设置应变仪参数7安装扭角仪和百分表；8检查及试车；检查以上步骤完成情况，然后预加一定载荷（

5、一般取试验机量程的15%左右），再卸载，以检查试验机、应变仪、扭角仪和百分表是否处于正常状态。9进行试验；加初载荷，记录此时应变仪的读数或将读数清零，并记录百分表的读数。逐级加载，记录每级载荷下相应的应变值和百分表的读数。同时检查应变变化和位移变化是否基本符合线性规律。实验至少重复三到四遍，如果数据稳定，重复性好即可。10.数据检查合格后，卸载、关闭电源、拆线、取下百分表并整理所用设备。DDD七、九、测应变和位移的原始数据记录表格：试件长度/mm左夹片宽右夹片宽夹片间长测量长度13.9014.00122.98136.93其他参数/mmdba39.9265.80125.30试验机加力/kN百分表

6、/mm1/4桥测应变/m半桥法测应变/m全桥法测应变/m12341210.00000000020.0460-6363-5912412424630.10121-124125-11924724749140.15183-185188-18036936973650.20245-246251-240493495983十、实测数据处理，分析对比圈出异常测值；对正常测值，计算平均值、标准差、分散度（写出计算公式）；A5-1AS-1pp百分表切变模量2应变片1应变片2应变片3应变片4平均应变1切变模量1应变片上应变片下平均应变3切变模量3全应变片切变模量4100000000000.0113.61.289.78

7、8.689.32420260-6363-59501991241241241689246373590.5-12-11122.89.888.989.530.16151214125925854324724724775664911930.190.5-18-1889.589.389.5456151835188018480113693693693735736801190.5-24-24245.89.588.989.450.261524562510519349349549475669832823平均96.289.688.989.4应变2167171763966253图像法计算G：T-应变片1T-应变片2T-

8、应变片3T-应变片4T吕应变片上T-应变片下全应变片经分析和误差排除最后由斜率得G=89.37145GPa4.误差计算：误差U=X(G.-G)/4GX100%=0.4160%iU1=0.1361%U2=0.2028%U3=0.0933%U=0.2947%完全符合实验误差要求十一、实验结果和结论：1.通过实验验证了胡克定律的正确性。2实验得出9号试样的切变模量为89.37145Gpa,并且结果在置信区间之内。十二、思考题：1.电测法测切变模量G,试提出最佳组桥方案，并画出桥路图。理论上最合理的是全桥图,各应变片的误差可以互相抵消,并且两方向应变都进行测量可以消除应变片的设计误差。但是两侧的应变没有测量可以在两侧加贴应变片。进行全面的测量。电桥如图。但是两侧的应变没有测量可以在