剪切應(yīng)力操作規(guī)程一、概述

剪切應(yīng)力操作規(guī)程旨在規(guī)范剪切應(yīng)力測試過程中的操作步驟、安全要求及數(shù)據(jù)處理方法，確保實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性和人員安全。本規(guī)程適用于材料力學(xué)性能測試、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度分析等領(lǐng)域中涉及剪切應(yīng)力測量的實(shí)驗(yàn)操作。操作人員需熟悉相關(guān)設(shè)備原理及安全規(guī)范，嚴(yán)格按照規(guī)程執(zhí)行。

二、操作準(zhǔn)備

（一）設(shè)備檢查

1.確認(rèn)剪切應(yīng)力測試設(shè)備（如剪切試驗(yàn)機(jī)、萬能試驗(yàn)機(jī)等）處于良好狀態(tài)。

2.檢查加載系統(tǒng)、傳感器及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是否正常工作。

3.檢查夾具是否匹配試樣尺寸，并確保安裝牢固。

（二）試樣準(zhǔn)備

1.按照標(biāo)準(zhǔn)制備試樣，尺寸應(yīng)符合實(shí)驗(yàn)要求（如長方形、圓形等）。

2.使用游標(biāo)卡尺測量試樣尺寸，記錄數(shù)據(jù)，誤差范圍控制在±0.02mm內(nèi)。

3.對試樣進(jìn)行表面處理，確保無油污、劃痕等影響測試的缺陷。

（三）參數(shù)設(shè)置

1.在測試軟件中輸入實(shí)驗(yàn)參數(shù)，包括剪切速度（0.01–10mm/min）、最大負(fù)荷等。

2.設(shè)定數(shù)據(jù)采集頻率（如1–10Hz），確保數(shù)據(jù)記錄完整。

3.校準(zhǔn)傳感器，確保讀數(shù)準(zhǔn)確。

三、操作步驟

（一）試樣安裝

1.將試樣放置于夾具中，確保試樣中心與夾具中心對齊。

2.擰緊夾具螺栓，避免松動(dòng)影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

3.啟動(dòng)設(shè)備，輕加載至初始位置，確認(rèn)試樣安裝穩(wěn)固。

（二）實(shí)驗(yàn)執(zhí)行

1.啟動(dòng)加載程序，以設(shè)定速度緩慢施加載荷。

2.實(shí)時(shí)監(jiān)測剪切應(yīng)力-位移曲線，記錄關(guān)鍵數(shù)據(jù)點(diǎn)（如屈服點(diǎn)、斷裂點(diǎn)）。

3.保持加載平穩(wěn)，避免沖擊或振動(dòng)干擾。

（三）結(jié)束實(shí)驗(yàn)

1.達(dá)到最大載荷或試樣斷裂后，停止加載。

2.記錄最終位移、殘余變形等數(shù)據(jù)。

3.關(guān)閉設(shè)備電源，清理實(shí)驗(yàn)區(qū)域。

四、數(shù)據(jù)處理

（一）數(shù)據(jù)整理

1.導(dǎo)出測試數(shù)據(jù)，剔除異常值（如因設(shè)備誤差導(dǎo)致的突變點(diǎn)）。

2.計(jì)算剪切模量、屈服強(qiáng)度等關(guān)鍵指標(biāo)，公式如下：

-剪切模量G=τ/γ（τ為剪切應(yīng)力，γ為剪切應(yīng)變）

-屈服強(qiáng)度τ_y=P_y/A（P_y為屈服載荷，A為試樣橫截面積）

（二）結(jié)果分析

1.繪制剪切應(yīng)力-位移曲線，分析材料變形特性。

2.對比不同試樣的數(shù)據(jù)，評估材料性能差異。

3.編寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告，包含數(shù)據(jù)表格、曲線圖及結(jié)論。

五、安全注意事項(xiàng)

（一）操作前

1.必須佩戴護(hù)目鏡等防護(hù)用品。

2.確認(rèn)設(shè)備接地良好，避免漏電風(fēng)險(xiǎn)。

（二）操作中

1.嚴(yán)禁在設(shè)備運(yùn)行時(shí)伸手靠近加載區(qū)域。

2.如遇異常聲音或設(shè)備故障，立即停機(jī)檢查。

（三）實(shí)驗(yàn)后

1.清理工具及試樣碎片，防止遺落造成安全隱患。

2.妥善保存實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，備份電子文件。

**一、概述**

剪切應(yīng)力操作規(guī)程旨在規(guī)范剪切應(yīng)力測試過程中的操作步驟、安全要求及數(shù)據(jù)處理方法，確保實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性和人員安全。本規(guī)程適用于材料力學(xué)性能測試、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度分析等領(lǐng)域中涉及剪切應(yīng)力測量的實(shí)驗(yàn)操作。操作人員需熟悉相關(guān)設(shè)備原理及安全規(guī)范，嚴(yán)格按照規(guī)程執(zhí)行。

**二、操作準(zhǔn)備**

（一）設(shè)備檢查

1.確認(rèn)剪切應(yīng)力測試設(shè)備（如剪切試驗(yàn)機(jī)、萬能試驗(yàn)機(jī)等）處于良好狀態(tài)。

(1)檢查設(shè)備外觀是否有損壞或腐蝕，特別是加載區(qū)域、夾具和傳感器部分。

(2)檢查電源線是否完好，無破損或裸露，插頭是否匹配。

(3)檢查液壓系統(tǒng)（如適用）油位是否在正常范圍內(nèi)，油液是否清潔透明。

(4)檢查控制系統(tǒng)（如電腦、觸摸屏）是否啟動(dòng)正常，顯示界面是否清晰。

(5)確認(rèn)加載速度調(diào)節(jié)旋鈕或軟件設(shè)置處于零位或預(yù)設(shè)的初始位置。

2.檢查加載系統(tǒng)、傳感器及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是否正常工作。

(1)檢查拉伸/壓縮桿（或剪切臂）是否移動(dòng)順暢，無卡滯或異響。

(2)檢查應(yīng)變片或力傳感器是否清潔，連接線是否牢固，無松動(dòng)或破損。

(3)檢查數(shù)據(jù)采集軟件是否已正確安裝，并與硬件設(shè)備成功連接，能夠?qū)崟r(shí)顯示加載曲線。

3.檢查夾具是否匹配試樣尺寸，并確保安裝牢固。

(1)根據(jù)試樣的形狀（如矩形板、圓棒、銷釘?shù)龋┻x擇合適的夾具。

(2)測量夾具的夾持區(qū)域，確保其能可靠地固定試樣，且不會(huì)損傷試樣表面。

(3)檢查夾具螺栓、螺母是否完好，螺紋是否清晰，無滑絲現(xiàn)象。準(zhǔn)備好合適的扳手。

（二）試樣準(zhǔn)備

1.按照標(biāo)準(zhǔn)制備試樣，尺寸應(yīng)符合實(shí)驗(yàn)要求（如長方形、圓形等）。

(1)對于矩形板試樣，通常規(guī)定最小寬度（如10mm）和長度（如寬度的一倍至五倍）。使用直尺和角尺檢查試樣邊緣是否直角，表面是否平整。

(2)對于圓棒或圓柱試樣，通常規(guī)定直徑（如10mm）和標(biāo)距長度（如直徑的4-10倍）。使用卡尺測量直徑，精度至少達(dá)到0.02mm，并在標(biāo)距段內(nèi)多點(diǎn)測量取平均值。

(3)確保試樣表面光滑，無裂紋、氣孔、縮松等可能影響剪切性能的缺陷。使用放大鏡進(jìn)行初步檢查。

2.使用游標(biāo)卡尺測量試樣尺寸，記錄數(shù)據(jù)，誤差范圍控制在±0.02mm內(nèi)。

(1)測量試樣在受力方向（如厚度或直徑）的尺寸，至少測量三個(gè)點(diǎn)，取平均值作為最終尺寸。

(2)測量試樣標(biāo)距段的長度，確保其符合實(shí)驗(yàn)要求。

(3)詳細(xì)記錄所有測量數(shù)據(jù)及測量工具的精度。

3.對試樣進(jìn)行表面處理，確保無油污、劃痕等影響測試的缺陷。

(1)使用無油的清潔布或紙巾擦拭試樣表面。

(2)如有需要，可用細(xì)砂紙輕輕打磨試樣表面，去除氧化層或細(xì)微劃痕，但注意不要過度打磨改變試樣截面。

(3)確保試樣在測試前處于清潔、干燥的狀態(tài)。

（三）參數(shù)設(shè)置

1.在測試軟件中輸入實(shí)驗(yàn)參數(shù)，包括剪切速度（0.01–10mm/min）、最大負(fù)荷等。

(1)打開數(shù)據(jù)采集軟件，選擇相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)類型（如單剪、雙剪等）。

(2)根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮筒牧咸匦裕O(shè)定剪切加載的速度。對于金屬等韌性材料，速度可設(shè)定在0.01-0.5mm/min；對于脆性材料或快速失效分析，可適當(dāng)提高速度。

(3)預(yù)估試樣的最大承載能力，設(shè)置合適的最大載荷范圍，確保傳感器不會(huì)過載。

2.設(shè)定數(shù)據(jù)采集頻率（如1–10Hz），確保數(shù)據(jù)記錄完整。

(1)選擇合適的數(shù)據(jù)采集頻率。頻率越高，能捕捉到更精細(xì)的變形過程，但會(huì)占用更多存儲(chǔ)空間并可能增加系統(tǒng)延遲。一般工程測試頻率設(shè)為1-5Hz即可。

(2)在軟件中輸入設(shè)定的頻率值。

3.校準(zhǔn)傳感器，確保讀數(shù)準(zhǔn)確。

(1)按照設(shè)備說明書，使用標(biāo)準(zhǔn)砝碼或?qū)Ｓ眯?zhǔn)裝置對力傳感器進(jìn)行標(biāo)定。

(2)記錄校準(zhǔn)曲線或標(biāo)定系數(shù)，并在軟件中應(yīng)用這些校準(zhǔn)數(shù)據(jù)。

(3)如有條件，可進(jìn)行零點(diǎn)校準(zhǔn)和靈敏度校準(zhǔn)。

**三、操作步驟**

（一）試樣安裝

1.將試樣放置于夾具中，確保試樣中心與夾具中心對齊。

(1)打開夾具，將試樣平穩(wěn)放置在固定夾持端。

(2)調(diào)整試樣位置，使用眼睛觀察或借助對準(zhǔn)標(biāo)記，確保試樣中心線與夾具中心線重合。對于較長的試樣，可使用定位銷或輔助工具輔助對準(zhǔn)。

(3)確保試樣在夾具中沒有被扭曲或偏斜。

2.擰緊夾具螺栓，避免松動(dòng)影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

(1)使用合適的扳手，按照對角線順序或分步順序逐漸擰緊夾具螺栓。

(2)擰緊力度應(yīng)均勻，確保夾具對試樣施加均勻且牢固的約束力。

(3)對于需要施加初始應(yīng)力的實(shí)驗(yàn)，先輕微加載，再進(jìn)行夾具固定，最后施加所需初始應(yīng)力。

3.啟動(dòng)設(shè)備，輕加載至初始位置，確認(rèn)試樣安裝穩(wěn)固。

(1)打開剪切試驗(yàn)機(jī)的主電源和控制系統(tǒng)電源。

(2)在軟件界面選擇“開始”或“加載”指令，緩慢增加初始加載（如0.1-1kN），目的是檢查整個(gè)加載系統(tǒng)（包括傳感器、軟件）是否正常響應(yīng)，同時(shí)進(jìn)一步確保試樣被牢固夾持。

(3)觀察試樣和夾具狀態(tài)，檢查是否有異常聲音、松動(dòng)或位移。如有問題，立即停機(jī)調(diào)整。

（二）實(shí)驗(yàn)執(zhí)行

1.啟動(dòng)加載程序，以設(shè)定速度緩慢施加載荷。

(1)確認(rèn)初始加載穩(wěn)定后，解除初始加載（如回零）。

(2)在軟件中確認(rèn)剪切速度設(shè)置無誤。

(3)按下“開始”或“運(yùn)行”按鈕，設(shè)備將按照設(shè)定速度自動(dòng)進(jìn)行剪切加載。

(4)密切觀察加載過程中的指示燈、顯示屏狀態(tài)，以及設(shè)備運(yùn)行是否平穩(wěn)。

2.實(shí)時(shí)監(jiān)測剪切應(yīng)力-位移曲線，記錄關(guān)鍵數(shù)據(jù)點(diǎn)（如屈服點(diǎn)、斷裂點(diǎn)）。

(1)觀察軟件實(shí)時(shí)繪制的應(yīng)力-位移曲線（或應(yīng)力-時(shí)間曲線），注意曲線的變化趨勢。

(2)當(dāng)曲線出現(xiàn)明顯轉(zhuǎn)折或平臺(tái)區(qū)域時(shí)，可能是屈服的開始或穩(wěn)定狀態(tài)，應(yīng)記錄此時(shí)的應(yīng)力值和位移值。

(3)當(dāng)試樣發(fā)生明顯變形（如屈服平臺(tái)結(jié)束）或斷裂時(shí)，立即在軟件上暫?；蛲Ｖ箶?shù)據(jù)采集，并精確記錄此時(shí)的最大應(yīng)力值（峰值應(yīng)力）和總位移值。

(4)對于非斷裂失效，記錄試樣完全失效時(shí)的應(yīng)力值和位移值。

3.保持加載平穩(wěn)，避免沖擊或振動(dòng)干擾。

(1)手動(dòng)操作加載控制（如有）時(shí)，動(dòng)作需輕柔、勻速。

(2)保持實(shí)驗(yàn)環(huán)境安靜，避免人員走動(dòng)或操作其他設(shè)備產(chǎn)生振動(dòng)。

(3)如設(shè)備配備減震系統(tǒng)，確保其處于工作狀態(tài)。

（三）結(jié)束實(shí)驗(yàn)

1.達(dá)到最大載荷或試樣斷裂后，停止加載。

(1)觀察到應(yīng)力曲線達(dá)到峰值并開始下降（斷裂）或達(dá)到預(yù)設(shè)的最大載荷值后，立即停止加載程序。

(2)如果設(shè)備自動(dòng)停機(jī)，檢查是否因過載保護(hù)觸發(fā)，必要時(shí)手動(dòng)降載。

2.記錄最終位移、殘余變形等數(shù)據(jù)。

(1)在加載停止后，記錄軟件顯示的最終位移值（即試樣斷裂后的殘余位移或最大變形量）。

(2)如果需要測量斷裂后試樣的尺寸變化（如頸縮），應(yīng)在安全條件下進(jìn)行測量并記錄。

3.關(guān)閉設(shè)備電源，清理實(shí)驗(yàn)區(qū)域。

(1)按照設(shè)備操作手冊，先關(guān)閉控制系統(tǒng)和主電源。

(2)從軟件中導(dǎo)出原始實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)文件，并備份。

(3)小心松開夾具，取下試樣。注意觀察斷裂面的形貌特征，如有需要可拍照記錄。

(4)清理工作臺(tái)面上的試樣碎片、油污等，擦拭設(shè)備表面。

(5)將工具、夾具等歸位，整理實(shí)驗(yàn)臺(tái)。

**四、數(shù)據(jù)處理**

（一）數(shù)據(jù)整理

1.導(dǎo)出測試數(shù)據(jù)，剔除異常值（如因設(shè)備誤差導(dǎo)致的突變點(diǎn)）。

(1)使用數(shù)據(jù)導(dǎo)出功能，將實(shí)驗(yàn)過程中采集的原始數(shù)據(jù)（時(shí)間、載荷、位移）保存為通用格式（如CSV）。

(2)檢查導(dǎo)出的數(shù)據(jù)文件，查找是否存在明顯偏離趨勢的突變點(diǎn)?？赏ㄟ^目視檢查或簡單的統(tǒng)計(jì)分析（如計(jì)算相鄰點(diǎn)的變化率）來識(shí)別。

(3)對于確認(rèn)的異常值，根據(jù)其產(chǎn)生原因判斷是否需要剔除。例如，加載速度突然波動(dòng)導(dǎo)致的異常點(diǎn)通常可以剔除。剔除前應(yīng)記錄原因。

2.計(jì)算剪切模量、屈服強(qiáng)度等關(guān)鍵指標(biāo)，公式如下：

(1)剪切模量G=τ/γ

-τ（剪切應(yīng)力）=P/A，其中P為對應(yīng)的載荷，A為試樣橫截面積（根據(jù)測量結(jié)果計(jì)算）。

-γ（剪切應(yīng)變）=Δl/l?，其中Δl為對應(yīng)載荷下的總位移，l?為試樣原始標(biāo)距長度。

(2)屈服強(qiáng)度τ_y=P_y/A

-P_y為屈服載荷，即應(yīng)力-位移曲線上屈服平臺(tái)的應(yīng)力平均值或峰值應(yīng)力（根據(jù)定義選擇）。

-A為試樣橫截面積。

3.計(jì)算其他性能指標(biāo)，如延伸率、剪切韌性等。

(1)延伸率（剪切）=(最終斷裂位移-原始標(biāo)距長度)/原始標(biāo)距長度*100%

(2)剪切韌性（或斷后總伸長率）=延伸率（剪切）

(3)剪切彈性模量G可通過彈性階段直線段的斜率計(jì)算，G=(ΔP/Δl)*(l?/A)

（二）結(jié)果分析

1.繪制剪切應(yīng)力-位移曲線，分析材料變形特性。

(1)使用繪圖軟件（如Excel、Origin等）將整理后的數(shù)據(jù)繪制成剪切應(yīng)力（縱軸）與位移（橫軸）的關(guān)系曲線。

(2)在曲線上標(biāo)注關(guān)鍵點(diǎn)：加載起始點(diǎn)、彈性階段結(jié)束點(diǎn)（比例極限或彈性極限）、屈服點(diǎn)、最大載荷點(diǎn)（峰值應(yīng)力）、斷裂點(diǎn)。

(3)分析曲線形狀：彈性階段是否直線、直線斜率（彈性模量）、屈服平臺(tái)范圍（塑性變形開始）、應(yīng)力下降趨勢（斷裂類型，如脆性斷裂通常急促下降）。

2.對比不同試樣的數(shù)據(jù)，評估材料性能差異。

(1)如果進(jìn)行了多組實(shí)驗(yàn)（如不同材料、不同批次、不同熱處理狀態(tài)），將各自的應(yīng)力-位移曲線及計(jì)算出的性能指標(biāo)進(jìn)行對比。

(2)分析各項(xiàng)指標(biāo)的變化規(guī)律，解釋造成差異的可能原因（如材料成分、微觀結(jié)構(gòu)、加工工藝等）。

(3)使用統(tǒng)計(jì)方法（如平均值、標(biāo)準(zhǔn)差）處理多組數(shù)據(jù)，使結(jié)果更具說服力。

3.編寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告，包含數(shù)據(jù)表格、曲線圖及結(jié)論。

(1)實(shí)驗(yàn)報(bào)告應(yīng)包含：實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、?shí)驗(yàn)原理、設(shè)備與試樣信息、實(shí)驗(yàn)步驟、原始數(shù)據(jù)表格、處理后的數(shù)據(jù)表格（含計(jì)算過程）、應(yīng)力-位移曲線圖、討論與分析、結(jié)論。

(2)結(jié)論部分應(yīng)總結(jié)主要發(fā)現(xiàn)，明確指出材料的剪切性能（如屈服強(qiáng)度、彈性模量、延伸率等），并簡述其工程意義或與預(yù)期目標(biāo)的符合程度。

**五、安全注意事項(xiàng)**

（一）操作前

1.必須佩戴護(hù)目鏡等防護(hù)用品。

(1)在任何時(shí)候操作加載設(shè)備或接觸試樣，都必須佩戴防護(hù)眼鏡，防止碎片、飛濺物傷及眼睛。

(2)如需處理化學(xué)品或油品（盡管本規(guī)程未涉及），還應(yīng)佩戴合適的防護(hù)手套和實(shí)驗(yàn)服。

2.確認(rèn)設(shè)備接地良好，避免漏電風(fēng)險(xiǎn)。

(1)檢查設(shè)備電源線是否有破損，插頭是否插入穩(wěn)固。

(2)如有條件，使用萬用表測量設(shè)備外殼對地電阻，確認(rèn)接地電阻符合安全標(biāo)準(zhǔn)。

（二）操作中

1.嚴(yán)禁在設(shè)備運(yùn)行時(shí)伸手靠近加載區(qū)域。

(1)設(shè)備運(yùn)行時(shí)，加載頭、夾具等部件會(huì)運(yùn)動(dòng)，嚴(yán)禁將手、身體任何部位伸入活動(dòng)范圍。

(2)觀察試樣和設(shè)備狀態(tài)時(shí)，應(yīng)保持安全距離。

2.如遇異常聲音或設(shè)備故障，立即停機(jī)檢查。

(1)注意傾聽設(shè)備運(yùn)行聲音，正常應(yīng)平穩(wěn)連續(xù)，如有異響、撞擊聲、過熱聲等應(yīng)立即按下急停按鈕或切斷電源。

(2)發(fā)現(xiàn)儀表讀數(shù)異常（如力值突然超限、位移不正常）或設(shè)備部件損壞，應(yīng)立即停止實(shí)驗(yàn)。

（三）實(shí)驗(yàn)后

1.清理工具及試樣碎片，防止遺落造成安全隱患。

(1)實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，將扳手、卡尺等工具歸位放置。

(2)清理工作臺(tái)面上的金屬碎屑、粉塵等，保持工作區(qū)域整潔，防止滑倒或設(shè)備意外啟動(dòng)。

2.妥善保存實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，備份電子文件。

(1)確認(rèn)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)已成功導(dǎo)出并備份到至少兩個(gè)不同的存儲(chǔ)介質(zhì)（如電腦硬盤、移動(dòng)硬盤、U盤）。

(2)整理實(shí)驗(yàn)報(bào)告，按要求存檔。

一、概述

剪切應(yīng)力操作規(guī)程旨在規(guī)范剪切應(yīng)力測試過程中的操作步驟、安全要求及數(shù)據(jù)處理方法，確保實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性和人員安全。本規(guī)程適用于材料力學(xué)性能測試、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度分析等領(lǐng)域中涉及剪切應(yīng)力測量的實(shí)驗(yàn)操作。操作人員需熟悉相關(guān)設(shè)備原理及安全規(guī)范，嚴(yán)格按照規(guī)程執(zhí)行。

二、操作準(zhǔn)備

（一）設(shè)備檢查

1.確認(rèn)剪切應(yīng)力測試設(shè)備（如剪切試驗(yàn)機(jī)、萬能試驗(yàn)機(jī)等）處于良好狀態(tài)。

2.檢查加載系統(tǒng)、傳感器及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是否正常工作。

3.檢查夾具是否匹配試樣尺寸，并確保安裝牢固。

（二）試樣準(zhǔn)備

1.按照標(biāo)準(zhǔn)制備試樣，尺寸應(yīng)符合實(shí)驗(yàn)要求（如長方形、圓形等）。

2.使用游標(biāo)卡尺測量試樣尺寸，記錄數(shù)據(jù)，誤差范圍控制在±0.02mm內(nèi)。

3.對試樣進(jìn)行表面處理，確保無油污、劃痕等影響測試的缺陷。

（三）參數(shù)設(shè)置

1.在測試軟件中輸入實(shí)驗(yàn)參數(shù)，包括剪切速度（0.01–10mm/min）、最大負(fù)荷等。

2.設(shè)定數(shù)據(jù)采集頻率（如1–10Hz），確保數(shù)據(jù)記錄完整。

3.校準(zhǔn)傳感器，確保讀數(shù)準(zhǔn)確。

三、操作步驟

（一）試樣安裝

1.將試樣放置于夾具中，確保試樣中心與夾具中心對齊。

2.擰緊夾具螺栓，避免松動(dòng)影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

3.啟動(dòng)設(shè)備，輕加載至初始位置，確認(rèn)試樣安裝穩(wěn)固。

（二）實(shí)驗(yàn)執(zhí)行

1.啟動(dòng)加載程序，以設(shè)定速度緩慢施加載荷。

2.實(shí)時(shí)監(jiān)測剪切應(yīng)力-位移曲線，記錄關(guān)鍵數(shù)據(jù)點(diǎn)（如屈服點(diǎn)、斷裂點(diǎn)）。

3.保持加載平穩(wěn)，避免沖擊或振動(dòng)干擾。

（三）結(jié)束實(shí)驗(yàn)

1.達(dá)到最大載荷或試樣斷裂后，停止加載。

2.記錄最終位移、殘余變形等數(shù)據(jù)。

3.關(guān)閉設(shè)備電源，清理實(shí)驗(yàn)區(qū)域。

四、數(shù)據(jù)處理

（一）數(shù)據(jù)整理

1.導(dǎo)出測試數(shù)據(jù)，剔除異常值（如因設(shè)備誤差導(dǎo)致的突變點(diǎn)）。

2.計(jì)算剪切模量、屈服強(qiáng)度等關(guān)鍵指標(biāo)，公式如下：

-剪切模量G=τ/γ（τ為剪切應(yīng)力，γ為剪切應(yīng)變）

-屈服強(qiáng)度τ_y=P_y/A（P_y為屈服載荷，A為試樣橫截面積）

（二）結(jié)果分析

1.繪制剪切應(yīng)力-位移曲線，分析材料變形特性。

2.對比不同試樣的數(shù)據(jù)，評估材料性能差異。

3.編寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告，包含數(shù)據(jù)表格、曲線圖及結(jié)論。

五、安全注意事項(xiàng)

（一）操作前

1.必須佩戴護(hù)目鏡等防護(hù)用品。

2.確認(rèn)設(shè)備接地良好，避免漏電風(fēng)險(xiǎn)。

（二）操作中

1.嚴(yán)禁在設(shè)備運(yùn)行時(shí)伸手靠近加載區(qū)域。

2.如遇異常聲音或設(shè)備故障，立即停機(jī)檢查。

（三）實(shí)驗(yàn)后

1.清理工具及試樣碎片，防止遺落造成安全隱患。

2.妥善保存實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，備份電子文件。

**一、概述**

剪切應(yīng)力操作規(guī)程旨在規(guī)范剪切應(yīng)力測試過程中的操作步驟、安全要求及數(shù)據(jù)處理方法，確保實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性和人員安全。本規(guī)程適用于材料力學(xué)性能測試、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度分析等領(lǐng)域中涉及剪切應(yīng)力測量的實(shí)驗(yàn)操作。操作人員需熟悉相關(guān)設(shè)備原理及安全規(guī)范，嚴(yán)格按照規(guī)程執(zhí)行。

**二、操作準(zhǔn)備**

（一）設(shè)備檢查

1.確認(rèn)剪切應(yīng)力測試設(shè)備（如剪切試驗(yàn)機(jī)、萬能試驗(yàn)機(jī)等）處于良好狀態(tài)。

(1)檢查設(shè)備外觀是否有損壞或腐蝕，特別是加載區(qū)域、夾具和傳感器部分。

(2)檢查電源線是否完好，無破損或裸露，插頭是否匹配。

(3)檢查液壓系統(tǒng)（如適用）油位是否在正常范圍內(nèi)，油液是否清潔透明。

(4)檢查控制系統(tǒng)（如電腦、觸摸屏）是否啟動(dòng)正常，顯示界面是否清晰。

(5)確認(rèn)加載速度調(diào)節(jié)旋鈕或軟件設(shè)置處于零位或預(yù)設(shè)的初始位置。

2.檢查加載系統(tǒng)、傳感器及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是否正常工作。

(1)檢查拉伸/壓縮桿（或剪切臂）是否移動(dòng)順暢，無卡滯或異響。

(2)檢查應(yīng)變片或力傳感器是否清潔，連接線是否牢固，無松動(dòng)或破損。

(3)檢查數(shù)據(jù)采集軟件是否已正確安裝，并與硬件設(shè)備成功連接，能夠?qū)崟r(shí)顯示加載曲線。

3.檢查夾具是否匹配試樣尺寸，并確保安裝牢固。

(1)根據(jù)試樣的形狀（如矩形板、圓棒、銷釘?shù)龋┻x擇合適的夾具。

(2)測量夾具的夾持區(qū)域，確保其能可靠地固定試樣，且不會(huì)損傷試樣表面。

(3)檢查夾具螺栓、螺母是否完好，螺紋是否清晰，無滑絲現(xiàn)象。準(zhǔn)備好合適的扳手。

（二）試樣準(zhǔn)備

1.按照標(biāo)準(zhǔn)制備試樣，尺寸應(yīng)符合實(shí)驗(yàn)要求（如長方形、圓形等）。

(1)對于矩形板試樣，通常規(guī)定最小寬度（如10mm）和長度（如寬度的一倍至五倍）。使用直尺和角尺檢查試樣邊緣是否直角，表面是否平整。

(2)對于圓棒或圓柱試樣，通常規(guī)定直徑（如10mm）和標(biāo)距長度（如直徑的4-10倍）。使用卡尺測量直徑，精度至少達(dá)到0.02mm，并在標(biāo)距段內(nèi)多點(diǎn)測量取平均值。

(3)確保試樣表面光滑，無裂紋、氣孔、縮松等可能影響剪切性能的缺陷。使用放大鏡進(jìn)行初步檢查。

2.使用游標(biāo)卡尺測量試樣尺寸，記錄數(shù)據(jù)，誤差范圍控制在±0.02mm內(nèi)。

(1)測量試樣在受力方向（如厚度或直徑）的尺寸，至少測量三個(gè)點(diǎn)，取平均值作為最終尺寸。

(2)測量試樣標(biāo)距段的長度，確保其符合實(shí)驗(yàn)要求。

(3)詳細(xì)記錄所有測量數(shù)據(jù)及測量工具的精度。

3.對試樣進(jìn)行表面處理，確保無油污、劃痕等影響測試的缺陷。

(1)使用無油的清潔布或紙巾擦拭試樣表面。

(2)如有需要，可用細(xì)砂紙輕輕打磨試樣表面，去除氧化層或細(xì)微劃痕，但注意不要過度打磨改變試樣截面。

(3)確保試樣在測試前處于清潔、干燥的狀態(tài)。

（三）參數(shù)設(shè)置

1.在測試軟件中輸入實(shí)驗(yàn)參數(shù)，包括剪切速度（0.01–10mm/min）、最大負(fù)荷等。

(1)打開數(shù)據(jù)采集軟件，選擇相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)類型（如單剪、雙剪等）。

(2)根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮筒牧咸匦?，設(shè)定剪切加載的速度。對于金屬等韌性材料，速度可設(shè)定在0.01-0.5mm/min；對于脆性材料或快速失效分析，可適當(dāng)提高速度。

(3)預(yù)估試樣的最大承載能力，設(shè)置合適的最大載荷范圍，確保傳感器不會(huì)過載。

2.設(shè)定數(shù)據(jù)采集頻率（如1–10Hz），確保數(shù)據(jù)記錄完整。

(1)選擇合適的數(shù)據(jù)采集頻率。頻率越高，能捕捉到更精細(xì)的變形過程，但會(huì)占用更多存儲(chǔ)空間并可能增加系統(tǒng)延遲。一般工程測試頻率設(shè)為1-5Hz即可。

(2)在軟件中輸入設(shè)定的頻率值。

3.校準(zhǔn)傳感器，確保讀數(shù)準(zhǔn)確。

(1)按照設(shè)備說明書，使用標(biāo)準(zhǔn)砝碼或?qū)Ｓ眯?zhǔn)裝置對力傳感器進(jìn)行標(biāo)定。

(2)記錄校準(zhǔn)曲線或標(biāo)定系數(shù)，并在軟件中應(yīng)用這些校準(zhǔn)數(shù)據(jù)。

(3)如有條件，可進(jìn)行零點(diǎn)校準(zhǔn)和靈敏度校準(zhǔn)。

**三、操作步驟**

（一）試樣安裝

1.將試樣放置于夾具中，確保試樣中心與夾具中心對齊。

(1)打開夾具，將試樣平穩(wěn)放置在固定夾持端。

(2)調(diào)整試樣位置，使用眼睛觀察或借助對準(zhǔn)標(biāo)記，確保試樣中心線與夾具中心線重合。對于較長的試樣，可使用定位銷或輔助工具輔助對準(zhǔn)。

(3)確保試樣在夾具中沒有被扭曲或偏斜。

2.擰緊夾具螺栓，避免松動(dòng)影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

(1)使用合適的扳手，按照對角線順序或分步順序逐漸擰緊夾具螺栓。

(2)擰緊力度應(yīng)均勻，確保夾具對試樣施加均勻且牢固的約束力。

(3)對于需要施加初始應(yīng)力的實(shí)驗(yàn)，先輕微加載，再進(jìn)行夾具固定，最后施加所需初始應(yīng)力。

3.啟動(dòng)設(shè)備，輕加載至初始位置，確認(rèn)試樣安裝穩(wěn)固。

(1)打開剪切試驗(yàn)機(jī)的主電源和控制系統(tǒng)電源。

(2)在軟件界面選擇“開始”或“加載”指令，緩慢增加初始加載（如0.1-1kN），目的是檢查整個(gè)加載系統(tǒng)（包括傳感器、軟件）是否正常響應(yīng)，同時(shí)進(jìn)一步確保試樣被牢固夾持。

(3)觀察試樣和夾具狀態(tài)，檢查是否有異常聲音、松動(dòng)或位移。如有問題，立即停機(jī)調(diào)整。

（二）實(shí)驗(yàn)執(zhí)行

1.啟動(dòng)加載程序，以設(shè)定速度緩慢施加載荷。

(1)確認(rèn)初始加載穩(wěn)定后，解除初始加載（如回零）。

(2)在軟件中確認(rèn)剪切速度設(shè)置無誤。

(3)按下“開始”或“運(yùn)行”按鈕，設(shè)備將按照設(shè)定速度自動(dòng)進(jìn)行剪切加載。

(4)密切觀察加載過程中的指示燈、顯示屏狀態(tài)，以及設(shè)備運(yùn)行是否平穩(wěn)。

2.實(shí)時(shí)監(jiān)測剪切應(yīng)力-位移曲線，記錄關(guān)鍵數(shù)據(jù)點(diǎn)（如屈服點(diǎn)、斷裂點(diǎn)）。

(1)觀察軟件實(shí)時(shí)繪制的應(yīng)力-位移曲線（或應(yīng)力-時(shí)間曲線），注意曲線的變化趨勢。

(2)當(dāng)曲線出現(xiàn)明顯轉(zhuǎn)折或平臺(tái)區(qū)域時(shí)，可能是屈服的開始或穩(wěn)定狀態(tài)，應(yīng)記錄此時(shí)的應(yīng)力值和位移值。

(3)當(dāng)試樣發(fā)生明顯變形（如屈服平臺(tái)結(jié)束）或斷裂時(shí)，立即在軟件上暫?；蛲Ｖ箶?shù)據(jù)采集，并精確記錄此時(shí)的最大應(yīng)力值（峰值應(yīng)力）和總位移值。

(4)對于非斷裂失效，記錄試樣完全失效時(shí)的應(yīng)力值和位移值。

3.保持加載平穩(wěn)，避免沖擊或振動(dòng)干擾。

(1)手動(dòng)操作加載控制（如有）時(shí)，動(dòng)作需輕柔、勻速。

(2)保持實(shí)驗(yàn)環(huán)境安靜，避免人員走動(dòng)或操作其他設(shè)備產(chǎn)生振動(dòng)。

(3)如設(shè)備配備減震系統(tǒng)，確保其處于工作狀態(tài)。

（三）結(jié)束實(shí)驗(yàn)

1.達(dá)到最大載荷或試樣斷裂后，停止加載。

(1)觀察到應(yīng)力曲線達(dá)到峰值并開始下降（斷裂）或達(dá)到預(yù)設(shè)的最大載荷值后，立即停止加載程序。

(2)如果設(shè)備自動(dòng)停機(jī)，檢查是否因過載保護(hù)觸發(fā)，必要時(shí)手動(dòng)降載。

2.記錄最終位移、殘余變形等數(shù)據(jù)。

(1)在加載停止后，記錄軟件顯示的最終位移值（即試樣斷裂后的殘余位移或最大變形量）。

(2)如果需要測量斷裂后試樣的尺寸變化（如頸縮），應(yīng)在安全條件下進(jìn)行測量并記錄。

3.關(guān)閉設(shè)備電源，清理實(shí)驗(yàn)區(qū)域。

(1)按照設(shè)備操作手冊，先關(guān)閉控制系統(tǒng)和主電源。

(2)從軟件中導(dǎo)出原始實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)文件，并備份。

(3)小心松開夾具，取下試樣。注意觀察斷裂面的形貌特征，如有需要可拍照記錄。

(4)清理工作臺(tái)面上的試樣碎片、油污等，擦拭設(shè)備表面。

(5)將工具、夾具等歸位，整理實(shí)驗(yàn)臺(tái)。

**四、數(shù)據(jù)處理**

（一）數(shù)據(jù)整理

1.導(dǎo)出測試數(shù)據(jù)，剔除異常值（如因設(shè)備誤差導(dǎo)致的突變點(diǎn)）。

(1)使用數(shù)據(jù)導(dǎo)出功能，將實(shí)驗(yàn)過程中采集的原始數(shù)據(jù)（時(shí)間、載荷、位移）保存為通用格式（如CSV）。

(2)檢查導(dǎo)出的數(shù)據(jù)文件，查找是否存在明顯偏離趨勢的突變點(diǎn)?？赏ㄟ^目視檢查或簡單的統(tǒng)計(jì)分析（如計(jì)算相鄰點(diǎn)的變化率）來識(shí)別。

(3)對于確認(rèn)的異常值，根據(jù)其產(chǎn)生原因判斷是否需要剔除。例如，加載速度突然波動(dòng)導(dǎo)致的異常點(diǎn)通?？梢蕴蕹Ｌ蕹皯?yīng)記錄原因。

2.計(jì)算剪切模量、屈服強(qiáng)度等關(guān)鍵指標(biāo)，公式如下：

(1)剪切模量G=τ/γ

-τ（剪切應(yīng)力）=P/A，其中P為對應(yīng)的載荷，A為試樣橫截面積（根據(jù)測量結(jié)果計(jì)算）。

-γ（剪切應(yīng)變）=Δl/l?，其中Δl為對應(yīng)載荷下的總位移，l?為試樣原始標(biāo)距長度。

(2)屈服強(qiáng)度τ_y=P_y/A

-P_y為屈服載荷，即應(yīng)力-位移曲線上屈服平臺(tái)的應(yīng)力平均值或峰值應(yīng)力（根據(jù)定義選擇）。

-A為試樣橫截面積。

3.計(jì)算其他性能指標(biāo)，如延伸率、剪切韌性等。

(1)延伸率（剪切）=(最終斷裂位移-原始標(biāo)距長度)/原始標(biāo)距長度*100%

(2)剪切韌性（或斷后總伸長率）=延伸率（剪切）

(3)剪切彈性模量G可通過彈性階段直線段的斜率計(jì)算，G=(ΔP/Δl)*(l?/A)

（二）結(jié)果分析

1.繪制剪切應(yīng)力-位移曲