Методика проведения работы

Методика определения модуля упругости при сдвиге основывается на законе Гука, согласно которому деформация любого упругого тела пропорциональна величине нагрузки, действующей на это тело. Следовательно, при кручении круглого вала одинаковым приращениям крутящего момента D Т соответствуют одинаковые приращения угла закручивания вала Dj:

где l – длина образца; – полярный момент инерции поперечного сечения образца.

Отсюда получаем следующее выражение для модуля сдвига

Величину D Т определяют по формуле:

D Т = Р × L,

где L = 0,2 м – длина плеча рычага, которым осуществляют нагружение образца (рис. 3).

Величину угла закручивания вала Dj в силу его малости можно определить по формуле

Dj » tgDj = D h / H,

где D h – величина вертикального смещения точки планки 7, отстоящей от оси вала на расстоянии H, и регистрируемая индикатором часового типа 6 (рис. 3). Для повышения точности и достоверности опыт повторяют многократно и определяют средние значения D h _сри Dj_ср.

Порядок выполнения работы

1) Измеряют наружный D и внутренний d диаметры вала, длину вала l и расстояние H от ножки индикатора часового типа до оси вала.

2) Нагружают вал предварительной нагрузкой P = 100 Н для устранения зазоров в системе и снимают начальные показания угломера (можно выставить в индикаторе 6 шкалу на 0).

3) Осуществляют последовательное нагружение образца силами: 200, 300, 400 Н и измеряют соответствующие приращения D h.

4) Вычисляют средние значения D h _сри Dj_ср, соответствующие величине постоянно задаваемого крутящего момента Δ Т.

5) Определяют величину модуля упругости материала.

Примечание: Величина модуля сдвига для сталей составляет

G = (0,78…0,82)×10⁵ МПа.

Вопросы для контроля знаний

1. Что выражает закон Гука?

2. Как определяют модуль сдвига?

3. Для чего требуется ступенчатое нагружение вала?

4. Как определяют угол закручивания вала?

5. С какой целью определяют средние значения результатов измерений?

Протокол испытаний