大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)4.2靜態(tài)拉伸法測材料的彈性模量省公開課金獎全國賽課一等獎微課獲獎?wù)n件

試驗(yàn)4.2靜態(tài)拉伸法測材料彈性模量1/14引言

彈性模量是工程材料一個主要物理參數(shù)，它標(biāo)志材料抵抗彈性形變能力，在機(jī)械設(shè)計及材料使用和研究時，是一個必須考慮主要參數(shù)。

本試驗(yàn)用靜態(tài)拉伸法測量鋼絲彈性模量2/14試驗(yàn)?zāi)繕?biāo)學(xué)習(xí)用拉伸法測量材料彈性模量。了解光杠桿結(jié)構(gòu)原理，掌握使用方法。學(xué)習(xí)用EXCEL中最小二乘法處理數(shù)據(jù)方法。3/14試驗(yàn)儀器測量楊氏模量專用裝置一套，卷尺（3m，0.5mm）游標(biāo)卡尺（13cm，0.02mm）千分尺（25mm，0.004mm）砝碼（500g，8個）鋼絲4/14試驗(yàn)原理測量原理在物體彈性程度內(nèi)，應(yīng)力與應(yīng)變成正比，其百分比系數(shù)稱為彈性模量（楊氏模量）記為E。F可從鋼絲下掛砝碼重量得出，L可從米尺得出，鋼絲截面積A可用千分尺測算出鋼絲直徑后得出。鋼絲伸長量采取光杠桿法來測量5/14試驗(yàn)原理

光杠桿原理見下列圖。增（減）砝碼時，金屬絲將伸長（或縮短）

L

，光杠桿后足尖也伴隨圓柱體C一道下降（或上升）

L

，而前面兩足保持不動，于是主桿轉(zhuǎn)過一角度

，同時平面鏡法線也轉(zhuǎn)過相同角度

。用望遠(yuǎn)鏡T和標(biāo)尺N測得角

，設(shè)光杠桿后足到前兩足連線距離為l，可算出

L6/14試驗(yàn)內(nèi)容1.調(diào)整鏡系統(tǒng)(1)調(diào)整光杠桿和望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)。要求放置平面鏡支架平臺水平，平面鏡垂直于水平面，望遠(yuǎn)鏡水平地對準(zhǔn)平面鏡，標(biāo)尺與望遠(yuǎn)鏡垂直并與地面垂直。(2)調(diào)整等高。要求望遠(yuǎn)鏡與平面鏡在同一水平高度上。另外，望遠(yuǎn)鏡與標(biāo)尺零刻度線在同一水平高度上。(3)調(diào)整望遠(yuǎn)鏡，使目鏡內(nèi)看到標(biāo)尺成像清楚。7/14試驗(yàn)內(nèi)容2.觀察伸長改變將8個砝碼全部放在鉤碼上逐次減0.5kg砝碼，然后從望遠(yuǎn)鏡中讀出對應(yīng)標(biāo)尺讀數(shù)Si

共8次，然后逐次將砝碼加回并記下對應(yīng)讀數(shù)Si’，取正、反兩次標(biāo)尺讀數(shù)平均值8/14試驗(yàn)內(nèi)容用卷尺測量平面鏡到標(biāo)尺之間距離D，誤差為1cm(UD)；用卷尺測量鋼絲長度L，誤差為0.5cm（UL)；用千分尺屢次測量鋼絲直徑d，誤差為0.0004cm(Ud）；用游標(biāo)卡尺（米尺達(dá)不到準(zhǔn)確度）測量光杠桿臂長l，誤差為0.02cm（Ul），（將平面鏡支架三個足尖按在一張平紙上，留下三個點(diǎn)印記，用鉛筆從后足尖點(diǎn)到前兩足間連線作一垂線，垂線長即為l）。9/14數(shù)據(jù)處理

10/14EXCEL作鋼絲伸長與外力關(guān)系曲線11/14試驗(yàn)內(nèi)容使用EXCEL給出?X-m直線并求出直線斜率b以及斜率不確定度Ub。計算彈性模量E。計算彈性模量E相對不確定度，并給出E±UE。12/14試驗(yàn)分析試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理過程中，假如發(fā)覺數(shù)據(jù)點(diǎn)距離擬合直線比較遠(yuǎn)分析一下原因。試驗(yàn)中為何能夠使用Excel或者最小二乘法進(jìn)行直線擬合。試驗(yàn)結(jié)論13/14注意事項(xiàng)在鏡尺系統(tǒng)調(diào)整符合要求后，整個試驗(yàn)過程中都要確保平面支架前兩足和望遠(yuǎn)鏡、標(biāo)尺位置不應(yīng)有任何變動。尤其在加砝碼和減砝碼時，應(yīng)輕放輕取，不應(yīng)有撞擊現(xiàn)象，不能讓砝碼掛鉤發(fā)生扭擺和震動。不然須重新調(diào)整。在望遠(yuǎn)鏡中讀數(shù)時，要防止視差。當(dāng)視線略作上下移動時，所看到標(biāo)尺上刻度線和叉絲之間應(yīng)沒有相正確變動。如有顯著視差，可調(diào)整目鏡，同時眼睛不