材料的剪下彈性模量g是衡量材料抵抗剪下變形能力的效能引數，也是材料的彈性常數之一，工程上在對受扭構件進行剛度設計或校核時，必須運用這一效能引數。材料的剪下彈性模量g，可以通過實驗測定，並在測定的過程中驗證剪下虎克定律。對於各向同性材料還可通過的關係式確定g值。
1．測定低碳鋼的剪下彈性模量g。
2．驗證剪下虎克定律。
1．扭轉試驗機或小型扭角試驗台。
2．扭角儀。
3．游標卡尺。
剪下彈性模量是線彈性範圍內剪應力與剪應變之比，且圓軸扭轉試驗中試樣上的各點處於純剪應力狀態。所以通常用線彈性範圍內的圓軸扭轉試驗來測定低碳鋼的剪下彈性模量g。
由材料力學知，等直圓軸試樣受扭轉時，其相對扭轉角φ= tl0/giρ，由此推知：
g = tl0/φi1-39）
式中：t為扭矩，l0為試樣原始標距，φ為試樣標距兩端截面間的相對扭轉角，iρ為試樣橫截面的極慣性矩。
扭矩t可由小型扭角試驗台上所施加的外力偶矩通過靜力平衡條件求得或直接從扭轉試驗機的示力度盤上讀取；試樣的原始標距l0可用量具測得，其橫截面上的極慣性矩iρ也可計算求得。但由於試樣材料是**彈性範圍內試驗其相對扭轉角φ很小，需用扭角儀測取，將扭角儀的a、b兩個環，如圖1-25所示分別固定在試樣標距兩端截面上，當試樣受扭時，固夾在試樣上的ac、bde臂桿就會繞試樣軸線轉動，推桿bde將使安裝在ac桿上的百分表指標走動。設指標走動的位移為δ，百分表頂桿與試樣軸線間的距離為，則a、b兩截面間的相對扭轉角為
（rad）
若扭角儀百分表的讀數在扭矩ti時為ai，在下一級扭矩ti+1時為ai+1則百分表的讀數差為δai = ai+1－ai，因為百分表的分度值為0.01mm，則在扭矩增量為δti = ti+1－ti時，a、b兩截面間的相對位移δ= 0.01 ×δai mm。
將試樣安裝在扭轉試驗機上，採用等增量法逐級載入。根據低碳鋼的比例扭轉剪應力來選取最終扭矩tp，一般取tp < tmax = 0.8wt，其中wt為試樣材料的抗扭截面模量，而可從有關手冊中查得或按= 0.
8估算。取初扭矩t0 = 0.1tmax，分5—7級載入，而試驗機的測力度盤按tp為度盤滿量程的40%～80%選取。
按式（1-39）可計算出各級載入過程中的剪下彈性模量
1-40）
再取其平均值得：
1-41）
當用最小二乘法處理資料時，可得：
1-42）
式（1-40）——式（1-42）中i = 1，2，……，n，n為載入級數。如果試驗過程中，在扭矩增量δti下的相應的百分表讀數差δai基本相等，這就驗證了剪下虎克定律。
若用小型扭角試驗台，其測g原理與上述基本相同。
1．根據gb10128-88《金屬室溫扭轉試驗方法》中規定，在標距兩端及中間三處，按互相垂直的方向各測量一次直徑取其算術平均值di，用三個截面直徑的算術平均值計算截面的極慣性矩iρ，取三個截面直徑的算術平均值中的最小值計算截面的抗扭截面模量wt，因為di分別與iρ和wt成四次方和三次方的關係，因此，應仔細測量試件直徑di，一般要求同一截面兩相互垂直的方向上的量測誤差及三個截面的平均直徑之差都不得超過0.05mm，否則僅此iρ一項引起對試驗結果的誤差將超過1.5%。
表1-13 測g試樣尺寸
表1-14 測g實驗資料
2．安裝扭角儀在試樣上，使其標距等於試樣原始標距l0。
3．擬定載入方案，確定試驗最終扭矩tρ，初扭矩t0，載荷增量δt及級次n等。要求δt應使扭角儀有較明顯的讀數差δa，tρ不能小於tmax的一半。
4．按最終扭矩tρ來選擇示力度盤，並將示力度盤調零，同時檢查試驗機是否正常。
5．安裝試樣，開動試驗機，緩慢載入到初扭矩t0，觀察扭角儀工作是否正常。若正常，記錄扭角儀百分表的初讀數；若不正常則需重新安裝或調整扭角儀。
6．按擬定的載入方案逐級緩慢載入進行實驗，記下相應載荷下扭角儀百分表上的讀數ai並隨時算出前後兩次的讀數差δai，以檢驗在等增量載入條件下，δai是否大致相等，若δai大致相等則證明試驗正常，同時也就驗證了剪下虎克定律。若δai相差較大，則需查詢原因，除錯後重做實驗。載入到最終載荷tρ後，再解除安裝到初載荷t0，這時扭角儀百分表應回到初始位置。
7．重複實驗步驟6進行實驗2～3次，直至實驗結果滿意為止，取其中較好的一組資料進行處理。
1．按式（1-40）和式（1-41）計算出剪下彈性模量的平均值。
2．依據gb1028-88中的規定，允許用最小二乘法，將試驗資料進行「最佳」直線擬合，求剪下彈性模量g，即按式（1-42）求出g值。
3．所測得的剪下彈性模量g的數值還應按gb1028-88中規定的數值修約規則，修約到100n/mm2。
1．何謂扭轉角？用百分表扭角儀是如何測定扭轉角的？
2．用等增量法載入測剪下彈性模量g與一次直接載入到最終值tρ所測得的g值有何不同？
3．試樣的形狀和尺寸，選取的標距的長度，對測定剪下彈性模量g有無影響？
4．已知試樣直徑d0 = 10mm，低碳鋼的比例極限σρ=200mpa，若剪下比例極限τρ = 0.6δρ。試問測g時試樣允許的最大扭矩tρ應為多少？並按此值擬訂試驗載入方案。
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