測量鋼絲切變模量的方法

① 比較測量彈性模量和測量切變模量的方法和原理

最簡單的形變是線狀或棒狀物體受到長度方向上的拉力作用，發生長度伸長。設金屬絲(或桿)的原長為L，橫截面積為S，在彈性限度內的拉力F作用下，伸長了L。比值F/S為金屬絲單位橫截面積上所受的力，叫做脅強(或應力)，相對伸長量 L/L叫脅變(或應變)。據虎克定律，脅強和脅變成正比，即：
(1)
比例系數：
(2)
E叫做物體的彈性模量(或稱楊氏模量)。E的大小與物體的粗細、長短等形狀無關，只決定於材料的性質，它是表示各種固體材料抗拒形變能力的重要物理量，是各種機械設計和工程技術選擇構件用材必須考慮的重要力學參量。
任何固體在外力作用下都會改變固體原來的形狀大小，這種現象叫做形變。一定限度以內的外力撤除之後，物體能完全恢復原狀的形變，叫彈性形變。

楊氏彈性模量的測量方法有靜態測量法、共振法、脈沖傳輸法等，其中以共振法和脈沖法測量精度較高。楊氏彈性模量的靜態測量法就是在物體載入以後，測出物體的應力和應變，根據一定的計算式得到E值，主要有拉伸法、梁彎曲法等。
用力F作用在一立方形物體的上面，並使其下面固定(如圖一)，物體將發生形變成為斜的平行六面體，這種形變稱為切變，出現切變後，距底面不同距離處的絕對形變不同(AA＇>BB＇)，而相對形變則相等,即
(6-3)
式中 稱為切變角，當 值較小時，可用 代替 ，實驗表明，一定限度內切變角 與切應力 成正比，此處S為立方體平行於底的截面積，現以符號 表示切應力 ，則
(6-4)
比例系數G稱切變模量。
測量切變模量的方法有靜態扭轉法、擺動法。
實驗目的
1． 掌握測量固體楊氏彈性模量的一種方法。
2． 掌握測量微小伸長量的光杠桿法原理和儀器的調節使用。
3． 學會一種數據處理方法——逐差法。
實驗儀器
楊氏模量儀、尺讀望遠鏡、光杠桿、水準儀、千分尺、游標卡尺(精度0.02mm)及1kg砝碼9個。
實驗的詳細裝置如圖1所示。其中尺讀望遠鏡由望遠鏡和標尺架組成，望遠鏡的仰角可由仰角螺釘調節，望遠鏡的目鏡可以調節，還配有調焦手輪。楊氏模量儀是一個較大的三腳架，裝有兩根平行的立柱，立柱上部橫梁中央可以固定金屬絲，立柱下部架有一個小平台，用於架設光杠桿。小平台的位置高低可沿立柱升降、調節、固定。三腳架的三個腳上配有三個螺絲，用於調節小平台水平。
光杠桿如圖2所示，將一個小反射鏡裝在一個三腳架上，前兩腳和鏡子同面，後腳(或叫主桿、主腳)垂直鏡架，其長度a可以調節。

② 鋼筋原材力學性能檢驗具體是哪些內容

1、拉伸試驗

在拉伸試驗機上用靜拉伸力對試樣進行軸向拉伸，以測量力和相應的伸長(一般拉至斷裂)，測定其相應的力學性能的試驗。拉伸試驗是力學性能試驗中最基本的經典試驗方法。

2、沖擊試驗

是一種動態力學試驗。把一定形狀的試樣用拉、扭或彎曲的方法使之迅速斷裂，測定使之斷裂所需要的功Ak，稱為沖擊功。一般認為沖擊試驗是檢驗材料韌性的，所以也叫做沖擊韌性試驗。

3、扭轉試驗

對試樣兩端施以靜扭矩(一般扭至斷裂)，測量扭矩和相應的扭角，及其相應的力學性能指標，如切變模量、上屈服點、下屈服點、抗扭強度等。此項試驗作起來比較麻煩，用於傳動軸用鋼材和鋼絲的性能檢驗。

4、壓縮試驗

測定材料在靜壓力作用下應力一應變關系的方法。脆性材料在壓力作用下的應力一應變關系不遵守虎克定律，壓碎時單位面積上的力即為抗壓強度。管環壓縮時，根據管環尺寸和管環壓壞時的載荷，算出管環的抗彎強度。

5、硬度試驗

在規定的試驗力下將壓頭壓入材料表面，用壓痕深度或壓痕表面積大小評定其硬度的試驗方法。根據壓頭形狀，硬度試驗分為布氏硬度試驗、洛氏硬度試驗、維氏硬度試驗、肖氏硬度試驗等。

硬度試驗方法簡單易行，在某些情況下甚至可以看作是無損檢驗，在試樣很小時還可以在一定程度上代表其他力學性能試驗，得到有價值的參考數據。

6、應力鬆弛

在規定溫度下，保持試樣初始變形或位移恆定，測定試樣上應力隨時間而變化的關系。應力鬆弛試驗分有拉伸應力鬆弛試驗和彎曲應力鬆弛試驗。前者用於棒、線材產品的檢驗，後者用於管材產品的檢驗，如預應力混凝土用的熱處理鋼筋、鋼絲繩等。

7、疲勞試驗

金屬試樣在一定的條件下承受某一類循環應力的恆負荷幅，測定試樣的疲勞強度、疲勞極限或疲勞壽命的試驗方法。疲勞試驗在專門的疲勞試驗機上進行。

(2)測量鋼絲切變模量的方法擴展閱讀

通過拉伸試驗可以得到材料的正彈性模量E、比例極限σp、屈服點σs、屈服強度σ0.2、抗拉強度σb、延伸率δ及斷面收縮率φ等數據。拉伸試驗的方法和所用試樣的尺寸及切取部位都有嚴格的標准規定。拉伸試驗絕大多數在常溫下進行，只有對在高溫下使用的鋼材要作高溫拉伸性能試驗，試驗溫度為620℃。

疲勞試驗根據試樣受力方式之不同，可分為彎曲疲勞試驗、軸向(拉或壓)疲勞試驗、扭轉疲勞試驗和復合疲勞試驗，其中最常用的是軸向疲勞試驗。

疲勞試驗按其溫度、介質和接觸情況不同又可分為一般疲勞試驗(在空氣中)、腐蝕疲勞試驗、常溫疲勞試驗、高溫疲勞試驗、滾動接觸疲勞試驗等。疲勞試驗用於航空材料、軸承材料、海洋船舶材料、石油化工材料等的性能研究和檢驗。

③ 扭擺法測定鋼絲切變模量數據處理

關於這個問題，扭擺法測定鋼絲切變模量的數據處理方法如下：
1. 計算鋼絲的長度L和直徑d，並計算出其橫截面積A=πd2/4。
2. 記錄鋼絲的初始角位移角度θ0，並以固定的角速度ω進行扭擺實驗，記錄每個時間點下的角位移角度θ。
3. 根據扭擺實驗的原理，可以得出鋼絲在扭擺過程中所受到的扭矩T=Iα，其中I為鋼絲的轉動慣量，α為鋼絲的角加速度。
4. 計算鋼絲的切變應變γ=θ/θ0，其中θ0為初始角位移角度，θ為任意時間點下的角位移角度。
5. 根據扭矩與切變應變的關系得到切變模量G=T/(GθA)，其中Gθ為扭擺實驗的轉動系數。
6. 對於多組實驗數據，可以進行平均值和標准差的計算，以確定鋼絲切變模量的精度和可靠性。
7. 根據實驗得到的數據，可以繪制出扭矩與切變應變的曲線，以直觀地觀察鋼絲的力學性質和彈性特性。