扭性模量的探究與測量熊均龍?zhí)朴拢ㄖ貞c交通大學土木建筑學院重慶南岸區(qū)400074）摘要材料受到扭力時，其自身會產(chǎn)生一定的扭性形變，產(chǎn)成內(nèi)應力。受到扭力一定時，不同材料發(fā)生的形變程度是不同的，工程當中對某些材料的應用時要考慮到材料的這種性質，該實驗利用簡單的器材，對給予材料的這種性質進行探究并且粗測。實驗中利用重物懸掛法得到水平轉動力矩，再利用光學放大法將待測材料的扭性形變放大展示出來，通過幾個長度數(shù)據(jù)計算材料的扭性模量。實驗設計中，由于不知道條形材料其長度是否是影響材料扭性形變性質的因素，所以在實驗的基礎上，再利用控制變量法進行探究。關鍵詞扭性形變內(nèi)應力光大法變量探究ABSTRACTMATERIALSARETORQUE,ITSOWNWILLHAVEACERTAINDEGREEOFSHEARDEFORMATION,PRODUCEDINTOINTERNALSTRESSSUBJECTTOACERTAINTORQUE,DIFFERENTMATERIALS,DEFORMATIONOCCURREDINDIFFERENTDEGREES,ENGINEERINGMATERIALS,THEAPPLICATIONOFSOMEOFTHEMTOTAKEINTOACCOUNTTHEMATERIALOFTHISNATURE,THEEXPERIMENTUSINGSIMPLEEQUIPMENT,TOGIVETHEMATERIALOFTHISNATURETOEXPLOREANDCOARSEEXPERIMENTSUSINGHEAVYWEIGHTSHANGINGLAWISTHELEVELOFROTATIONALTORQUE,REUSEOFOPTICALAMPLIFICATIONMETHODTOSHEARDEFORMATIONOFMATERIALSUNDERTESTAMPLIFICATIONDISPLAYEDTHROUGHTHELENGTHOFDATAOFSEVERALMATERIALS,SHEARMODULUSEXPERIMENTALDESIGN,BECAUSETHEYDONOTKNOWWHETHERTHELENGTHOFSTRIPMATERIALSHEARDEFORMATIONAFFECTINGTHEMATERIALPROPERTIESOFTHEELEMENTS,SOONTHEBASISOFTHEEXPERIMENT,ANDTHENEXPLORETHEUSEOFCONTROLVARIABLESMETHODKEYWORDSSHEARDEFORMATIONINNERSTRESSOPTICALAMPLIFICATIONMETHODVARIABLEINQUIRY1形變原理鋼筋（工程材料）在外力扭轉作用下，總會產(chǎn)生扭性形變，當形變不超過某一度時，外力消失后，形變隨之消失，這種形變?yōu)榕ば孕巫?。發(fā)生扭性形變時，鋼筋內(nèi)部產(chǎn)生內(nèi)應力。扭性模量反映的正是固體材料扭性形變與內(nèi)應力的關系的物理量。本實驗中形變?yōu)榕まD形變，設鋼筋的橫截面積為S，沿切向受到轉動力矩M的作用后發(fā)生形變的扭轉角為，單位截面積上受到的轉動力矩為M/S，為正轉力矩。在扭性形變范圍內(nèi)，正轉力矩與扭性形變成正比，即M/SA。測得參數(shù)后，再探究鋼筋的長度與的關系，利用控制變量法，改變實驗中用來測量的鋼筋部分的長度。探究鋼筋長度是否為扭性形變性質的相關量。2光學放大法光學放大裝置（如圖）在左邊裝置上固定一個氯氖激光器的光燈，照射到右邊水平放置的刻度尺上，形成光點。在鋼筋發(fā)生扭性形變前后，讀出光點位移X，所以，轉角X/L（XL）LLD/2D為鋼筋直徑3轉動力矩實驗中懸掛在兩邊的重物質量都為M，轉動力矩為MMGLSD/412由M/SNMGL/SA12/LXA所以A2/4DXNG實驗中，裝置兩遍一定要掛上相同個數(shù)（N）的砝碼，避免鋼筋因受到拉動而發(fā)生偏移，干擾實驗結果。取下砝碼后，由扭性形變性質可知光點應回到與初位置相同的地方。若光點前后位置出現(xiàn)較大偏差，那么實驗中鋼筋條發(fā)生了轉動滑動，實驗失敗，應重新做過。4控制變量探究法改變實驗中所測段鋼筋長度（L）多測兩組數(shù)據(jù)。0觀察比較AAA和LLL探究A與L的關系110一若AAA（基本相等）說明A與L