拉伸法測量金屬的彈性模量（湘杰儀器）

　發(fā)布時間：2009-06-03　點擊量：4271

彈性模量

拉伸法測量金屬的彈性模量

        任何固體在外力作用下都會改變固體原來的形狀大小規劃，這種現(xiàn)象叫做形變薄弱點。一定限度以內(nèi)的外力撤除之后精準調控，物體能*恢復原狀的形變助力各業，叫彈性形變無障礙。
    簡單的形變是線狀或棒狀物體受到長度方向上的拉力作用資料，發(fā)生長度伸長體製。設金屬絲（或桿）的原長為L進行部署，橫截面積為S大局，在彈性限度內(nèi)的拉力F作用下新創新即將到來，伸長了L。比值F/S為金屬絲單位橫截面積上所受的力有序推進，叫做脅強（或應力）設施，相對伸長量 L/L叫脅變（或應變）。據(jù)虎克定律堅定不移，脅強和脅變成正比組合運用，即：
                               （1）
比例系數(shù)：
                               （2）

    楊氏彈性模量的測量方法有靜態(tài)測量法、共振法迎難而上、脈沖傳輸法等積極，其中以共振法和脈沖法測量精度較高。楊氏彈性模量的靜態(tài)測量法就是在物體加載以后堅持先行，測出物體的應力和應變產業，根據(jù)一定的計算式得到E值，主要有拉伸法情況較常見、梁彎曲法等能力建設。
用力F作用在一立方形物體的上面，并使其下面固定（如圖一）生產體系，物體將發(fā)生形變成為斜的平行六面體建立和完善，這種形變稱為切變，出現(xiàn)切變后參與水平，距底面不同距離處的形變不同（AA'>BB'）大型，而相對形變則相等,即
E叫做物體的彈性模量（或稱楊氏模量）。E的大小與物體的粗細明確相關要求、長短等形狀無關重要意義，只決定于材料的性質，它是表示各種固體材料抗拒形變能力的重要物理量深化涉外，是各種機械設計和工程技術選擇構件用材必須考慮的重要力學參量體系。

                                                          （6-3）
式中稱為切變角，當值較小時開展試點，可用代替攜手共進，實驗表明，一定限度內(nèi)切變角與切應力成正比推進一步，此處S為立方體平行于底的截面積經過，現(xiàn)以符號表示切應力，則
                                                       （6-4）
比例系數(shù)G稱切變模量力度。
    測量切變模量的方法有靜態(tài)扭轉法明確了方向、擺動法系統性。

實驗目的
1．掌握測量固體楊氏彈性模量的一種方法。
2．掌握測量微小伸長量的光杠桿法原理和儀器的調節(jié)使用單產提升。
3．學會一種數(shù)據(jù)處理方法——逐差法傳遞。

實驗儀器
楊氏模量儀、尺讀望遠鏡勞動精神、光杠桿開展攻關合作、水準儀、千分尺預下達、游標卡尺（精度0.02mm）及1kg砝碼9個自行開發。

實驗的詳細裝置如圖1所示。其中尺讀望遠鏡由望遠鏡和標尺架組成責任，望遠鏡的仰角可由仰角螺釘調節(jié)應用情況，望遠鏡的目鏡可以調節(jié)，還配有調焦手輪應用前景。楊氏模量儀是一個較大的三腳架有很大提升空間，裝有兩根平行的立柱，立柱上部橫梁中央可以固定金屬絲首次，立柱下部架有一個小平臺可能性更大，用于架設光杠桿。小平臺的位置高低可沿立柱升降搖籃、調節(jié)技術、固定。三腳架的三個腳上配有三個螺絲推動，用于調節(jié)小平臺水平相對較高。
光杠桿如圖2所示，將一個小反射鏡裝在一個三腳架上信息，前兩腳和鏡子同面相關，后腳（或叫主桿、主腳）垂直鏡架豐富內涵，其長度a可以調節(jié)生產效率。

實驗原理

    光杠桿測量微小伸長量 L的基本裝置如簡圖2所示。待測金屬絲L上端固定適應性，下端夾在小圓柱體的中央縫隙中節點，小圓柱體穿套在一個固定的小平臺的圓孔中，并可以自由地上下移動落地生根，其下端有一個環(huán)的特點，可以掛砝碼，以產(chǎn)生作用力F建設項目，光杠桿前腳立在固定的小平臺上最為突出，后腳尖立在小圓柱體上落實落細，光杠桿前方D距離處有觀測的標尺和尺讀望遠鏡相結合。
    由（1）式可知高效化，只要測得F、S為產業發展、L範圍和領域、 L各量，就可以求出物體楊氏模量各項要求。其中F可以從添加的砝碼直接寫出更高要求；S可用螺旋測微器（千分尺）量出金屬絲的直徑d算出；L可用米尺量度講理論，唯有 L很微小的可能性，用一般工具不能量準，本實驗用光杠桿對 L進行準確的間接測量服務為一體。

    假定添加砝碼之前問題，光杠桿的小反射鏡M的鏡面豎直，從望遠鏡中的橫絲上全會精神，可以見到標尺N0刻度經(jīng)M反射所成的像系統穩定性。添加砝碼之后，金屬絲相應拉長了 L集中展示，光杠桿的后腳尖也隨小圓柱下降了 L實力增強，此時，后腳將帶動小鏡轉過一個小角度θ到M′處探索創新，因此帶來全新智能，在望遠鏡中將看到以θ角入射和反射的標尺Ni刻度所成的像，入射線和反射線之前的夾角為2θ新產品，據(jù)圖3的幾何關系更優質，可得：

∵ 甚小，上兩式可
以寫成：

消去可得：
（5）
上式表明推進高水平，如果D取值遠大于脫穎而出，則 n將是 L的倍（》1），就是光杠桿的放大倍數(shù)生產創效。（5）式右邊各量均可用一般的測長工具直接度量結構，即可由標尺上的讀數(shù)差取得；D可用米尺量葍灮舷?∧芰ㄔO；α為光杠桿后腳長，可把光杠桿取下印出三個腳尖生產體系，用卡尺量出后腳尖到前兩腳連線中點的距離服務，即為很重要。從而通過（5）式可以算出 L，這就是光杠桿測 L的原理覆蓋。
將（5）式代入（1）式異常狀況，得楊氏模量E終的計算式為：
E （6）

實驗方法
    （1）先置水準儀于小平臺上，檢查高效、調節(jié)小平臺水平（應在相互正交的兩個方向上都達到水平指示）鍛造，達到水平后，取下水準儀持續創新。
    （2）小圓柱下端預先掛上2kg砝碼改善，以拉直金屬絲，然后調小平臺高低位置協調機製，使小平臺上表面與小圓柱體上端等高信息化，抄記金屬絲的長度L（固定端至小圓柱體上表面之間的距離）。
    （3）把光杠桿立在小平臺上（前腳置于小平臺上的溝槽內(nèi)實踐者，后腳立于小圓柱體上）取得明顯成效，并調節(jié)光杠桿的小鏡面至鉛直（目估即可）。
    （4）調節(jié)尺讀望遠鏡：
把尺讀遠鏡立在光杠桿小鏡前約1.10～1.30m處管理，調節(jié)其高度設計，使望遠鏡大致與光杠桿小鏡等高；用尺讀望遠鏡瞄準線對準小鏡改進措施；先用一只眼睛靠近目鏡頭上方直接朝小鏡看去就此掀開，應能見到鏡子里有標尺的像；如看不到今年，可變動一下望遠鏡及標尺的相對位置穩步前行，或移動尺讀望遠鏡底座，或調整光杠桿鏡面動手能力，直至上述現(xiàn)象出現(xiàn)逐步改善。
在上述狀態(tài)下調節(jié)望遠鏡，分兩步進行：① 先調望遠鏡的目鏡提升，直至看到清晰的十字絲大大提高，并轉動望遠鏡目鏡鏡筒，使橫絲水平研究成果；② 調節(jié)望遠鏡的調焦手輪（通過轉動中部旋鈕）直至看清標尺的像取得了一定進展，且標尺像與十字絲同面，即當眼睛略上下移動時大面積，橫絲和標尺像無相對位移（無視差）積極參與。此后便可以進行觀測，記下橫絲所對準的標尺讀數(shù)n0培養。
    （5）依次添加砝碼七次（每次添1kg）交流研討，并逐次記錄出現(xiàn)于望遠鏡中的標尺刻度n1更加完善、n2、…應用的選擇、n7十大行動。然后，依次減去砝碼七次（每次1kg）大幅增加，并記錄相應的讀數(shù)n7特性、n6傳承、n5等特點、n4、…多種、n0將進一步，求同一拉力下的平均讀數(shù) 、發展成就、…成就、。然后將平均讀數(shù)分成開展面對面、系統、、和進一步提升、空間廣闊、、兩組改革創新，用逐差法算出每增添4kg砝碼時的平均讀數(shù)差知識和技能。計算式為： =[（ - ）+（ - ）+（ - ）+（ - ）]/4
    （6）用尺讀望遠鏡測量標尺至光杠桿的前腳距離D；尺讀望遠鏡上下叉絲對齊標尺刻度之差×100倍為D的2倍值新模式。用卡尺測量光杠桿后腳長a（方法見光杠桿測量裝置末段所述）實現；用螺旋測微器測量金屬絲的直徑d（應在不同位置量五次，求平均值）組織了。
    （7）記錄金屬絲長度L服務體系，四個砝碼的拉力F，以及D搶抓機遇、a分析。它們的不確定度及L值由實驗室給出。用（6）式算出楊氏模量E全會精神，計算出E的不確定度系統穩定性，寫出E±UE。

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：唐

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