材料彈性常數(shù)E、μ的測定-電測法測定彈性模量E和泊松比μ

1、1)2)實驗名稱：材料彈性常數(shù)E、卩的測定班級：姓名：學號：同組者、實驗目的1測量金屬材料的彈性模量E和泊松比口；驗證單向受力胡克定律；學習電測法的基本原理和電阻應變儀的基本操作。二、實驗儀器和設備微機控制電子萬能試驗機；電阻應變儀；游標卡尺。三、試件|中碳鋼矩形截面試件，名義尺寸為bxt=(16x6)mm2；材料的屈服極限b二360MPa。s四、實驗原理和方法1、實驗原理：材料在比例極限內(nèi)服從虎克定律，在單向受力狀態(tài)下，應力與應變成正比：bEe上式中的比例系數(shù)E稱為材料的彈性模量。由以上關系，可以得到：b_PEeAe材料在比例極限內(nèi)，橫向應變，與縱向應變e之比的絕對值為一常數(shù):3)上式中的常

2、數(shù)卩稱為材料的橫向變形系數(shù)或泊松比。本實驗采用增量法，即逐級加載，分別測量在各相同載荷增量AP作用下，產(chǎn)生的應變增量Ae.于是式(2)和式(3)分別寫為：iAAe0i5)卩二iiAsi根據(jù)每級載荷得到的E.和出，求平均值：6)ZEE=-71_-n卩=L(7)n以上即為實驗所得材料的彈性模量和泊松比。上式中n為加載級數(shù)。2、實驗方法(1)、電測法電測法基本原理電測法是以電阻應變片為傳感器，通過測量應變片電阻的改變量來確定構件應變，并進一步利用胡克定律或廣義胡克定律確定相應的應力的實驗方法。試驗時，將應變片粘貼在構件表面需測應變的部位，并使應變片的縱向沿需測應變的方向。當構件該處沿應變片縱向發(fā)生正

3、應變時，應變片也產(chǎn)生同樣的變形。這時，敏感柵的電阻由初始值R變?yōu)镽+AR。在一定范圍內(nèi)，敏感柵的電阻變化率AR/R與正應變成正比，即：AR=kR上式中，比例常數(shù)k為應變片的靈敏系數(shù)。故只要測出敏感柵的電阻變化率，即可確定相應的應變。電阻應變儀測點橋的原理：電橋B、D端的輸出電壓為：RRRRTOC o 1-5 h zAU=4_423UBD(R+R)(R+R)1234當每一電阻分別改變AR,AR,AR,AR時，B、D端的輸出電壓變?yōu)?1234(R+AR)(R+AR)(R+AR)(R+AR)AU=11442233-U(R+AR+R+AR)(R+AR+R+AR)11223344略去高階小量，上式可寫為

4、：RRARARARAR電阻應變儀的基本測量電路AU=U(1一2一3+4)BD(R+R)2RRRR121234在測試時，一般四個電阻的初始值相等，則上式變?yōu)椋篣ZARARARAR、AU=一(1一2一3+4)BD4RRRR1234得到:AU=(sss+s)BD41234如果將應變儀的讀數(shù)按應變標定，則應變儀的讀數(shù)為：4AU/、bd(+)kU1234(2)、加載方法增量法與重復加載法增量法可以驗證力與變形之間的線性關系，若各級載荷增量AP相同，相應的應變增量人也應大致相等，這就驗證了虎克定律，如右圖所示。五、實驗步驟設計實驗所需各類數(shù)據(jù)表格；測量試件尺寸；分別在試件標距兩端及中間處測量厚度和寬度，將

5、三處測得橫截面面積的算術平均值作為試樣原始橫截面積。3.擬定加載方案；4.試驗機準備、試件安裝和儀器調整；5.6.確定組橋方式、接線和設置應變儀參數(shù)；檢查及試車：檢查以上步驟完成情況，然后預加載荷至加載方案的最大值，再卸載至初載荷以下，以檢查試驗機及應變儀是否處于正常狀態(tài)。進行試驗：加初載荷，記下此時應變儀的讀數(shù)或將讀數(shù)清零。然后逐級加載，記錄每級載荷下各應變片的應變值。同時注意應變變化是否符合線性規(guī)律。重復該過程至少兩到三遍，如果數(shù)據(jù)穩(wěn)定，重復性好即可。數(shù)據(jù)經(jīng)檢驗合格后，卸載、關閉電源、拆線并整理所用設備。六、試驗結果處理1.實驗數(shù)據(jù)記錄IF/KN通道號12345678910I1000000

6、0000311574-32-2298951501361722325219163-59-472021882972643414637314255-86-743052784433885046899408351-113-102411368588511667916II10000000000311277-31-2296981541401712335217167-56-462031903022653404637311258-86-753062774453865016879407353-113-102412367590508664915III10000000000310880-31-2410291150126

7、1692275206170-59-512051822982513344537304265-84-773082784503794996839397359-112-1064103685975036619102.取三次結果平均值應、通A道F/kN123456789101f00000000003111.6777-31.33-22.6798.6794.67151.33134170.67230.675214166.67-58-48203.3186.6299260338.33459.677309.67259.33-85.33-75.33306.3277.6446384.33501.33686.3394043

8、54.33-112.67-103.33411367.6591.67507.33664913.67fkN1、2平均3、4平均5、6平均1000394.335-2796.675190.335-531957284.5-80.332929379.165-108389.335A0=S=hXb=16X6=96mm2載荷縱向應變A&iX106橫向應變AeiX106泊松比匕(|Aei/Aei|)1KN001-3KN94.335-270.286213-5KN96-260.270835-7KN94.165-27.330.290247-9KN94.665-27.670.29229=-=0.284893.彈性模量E載

9、荷AeX106AeX106Ae7X106Ae8X106Ae9X106Ae10X106廠APE(GPa)iAA0i1KN0000001-3KN94.335-27151.33134170.67230.67215.53-5KN96-26147.67126167.66229213.75-7KN94.165-27.33147124.33163226.66214.07-9KN94.665-27.67145.67123162.67227.34214.0平均值94.79126-27147.9175126.8325166228.4176214.3E=214.3GPa在坐標紙上，在Q8坐標系下描出實驗點，然后擬合成直線，以驗證胡克定律;應力。（Pa）應變&002.08X10794.3354.17X107190.3356.25X107284.58.33X107379.165它驗證了胡克定律。應力集中系數(shù)平均應力增量-l-=1.42X107Pa應力集中系數(shù)1234位置78910集中應力增量眄（Pa）2.08X1074.17X1076.25X1078.33X107七、思考題（同組成員討論后答案）利用本實驗裝置，采用電測法測彈性模量E,試分析哪些因素會對實驗結果造成影響。試提出最佳組橋方案，并畫出橋路圖。答：影響因素有1、接線接頭觸接觸電阻對結果的影響。2、在清零以及讀數(shù)過程中，數(shù)字變