测量钢丝切变模量的方法

① 比较测量弹性模量和测量切变模量的方法和原理

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
(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0.02mm)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。
光杠杆如图2所示，将一个小反射镜装在一个三脚架上，前两脚和镜子同面，后脚(或叫主杆、主脚)垂直镜架，其长度a可以调节。

② 钢筋原材力学性能检验具体是哪些内容

1、拉伸试验

在拉伸试验机上用静拉伸力对试样进行轴向拉伸，以测量力和相应的伸长(一般拉至断裂)，测定其相应的力学性能的试验。拉伸试验是力学性能试验中最基本的经典试验方法。

2、冲击试验

是一种动态力学试验。把一定形状的试样用拉、扭或弯曲的方法使之迅速断裂，测定使之断裂所需要的功Ak，称为冲击功。一般认为冲击试验是检验材料韧性的，所以也叫做冲击韧性试验。

3、扭转试验

对试样两端施以静扭矩(一般扭至断裂)，测量扭矩和相应的扭角，及其相应的力学性能指标，如切变模量、上屈服点、下屈服点、抗扭强度等。此项试验作起来比较麻烦，用于传动轴用钢材和钢丝的性能检验。

4、压缩试验

测定材料在静压力作用下应力一应变关系的方法。脆性材料在压力作用下的应力一应变关系不遵守虎克定律，压碎时单位面积上的力即为抗压强度。管环压缩时，根据管环尺寸和管环压坏时的载荷，算出管环的抗弯强度。

5、硬度试验

在规定的试验力下将压头压入材料表面，用压痕深度或压痕表面积大小评定其硬度的试验方法。根据压头形状，硬度试验分为布氏硬度试验、洛氏硬度试验、维氏硬度试验、肖氏硬度试验等。

硬度试验方法简单易行，在某些情况下甚至可以看作是无损检验，在试样很小时还可以在一定程度上代表其他力学性能试验，得到有价值的参考数据。

6、应力松弛

在规定温度下，保持试样初始变形或位移恒定，测定试样上应力随时间而变化的关系。应力松弛试验分有拉伸应力松弛试验和弯曲应力松弛试验。前者用于棒、线材产品的检验，后者用于管材产品的检验，如预应力混凝土用的热处理钢筋、钢丝绳等。

7、疲劳试验

金属试样在一定的条件下承受某一类循环应力的恒负荷幅，测定试样的疲劳强度、疲劳极限或疲劳寿命的试验方法。疲劳试验在专门的疲劳试验机上进行。

(2)测量钢丝切变模量的方法扩展阅读

通过拉伸试验可以得到材料的正弹性模量E、比例极限σp、屈服点σs、屈服强度σ0.2、抗拉强度σb、延伸率δ及断面收缩率φ等数据。拉伸试验的方法和所用试样的尺寸及切取部位都有严格的标准规定。拉伸试验绝大多数在常温下进行，只有对在高温下使用的钢材要作高温拉伸性能试验，试验温度为620℃。

疲劳试验根据试样受力方式之不同，可分为弯曲疲劳试验、轴向(拉或压)疲劳试验、扭转疲劳试验和复合疲劳试验，其中最常用的是轴向疲劳试验。

疲劳试验按其温度、介质和接触情况不同又可分为一般疲劳试验(在空气中)、腐蚀疲劳试验、常温疲劳试验、高温疲劳试验、滚动接触疲劳试验等。疲劳试验用于航空材料、轴承材料、海洋船舶材料、石油化工材料等的性能研究和检验。

③ 扭摆法测定钢丝切变模量数据处理

关于这个问题，扭摆法测定钢丝切变模量的数据处理方法如下：
1. 计算钢丝的长度L和直径d，并计算出其横截面积A=πd2/4。
2. 记录钢丝的初始角位移角度θ0，并以固定的角速度ω进行扭摆实验，记录每个时间点下的角位移角度θ。
3. 根据扭摆实验的原理，可以得出钢丝在扭摆过程中所受到的扭矩T=Iα，其中I为钢丝的转动惯量，α为钢丝的角加速度。
4. 计算钢丝的切变应变γ=θ/θ0，其中θ0为初始角位移角度，θ为任意时间点下的角位移角度。
5. 根据扭矩与切变应变的关系得到切变模量G=T/(GθA)，其中Gθ为扭摆实验的转动系数。
6. 对于多组实验数据，可以进行平均值和标准差的计算，以确定钢丝切变模量的精度和可靠性。
7. 根据实验得到的数据，可以绘制出扭矩与切变应变的曲线，以直观地观察钢丝的力学性质和弹性特性。