彈性模量E及泊松比μ的測定

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1、材料力學實驗報告實驗名稱彈性模量E及泊松比μ的測定班號機電10卓越班實驗日期2012年4月6日小組成員10010323趙帥、10010326譚振文一、實驗目的1.在比例極限內(nèi)，測定鋼材的彈性模量E和泊松比μ，并驗證胡克定律。2.了解電測法的基本原理和方法，初步熟悉靜態(tài)電阻應變儀的使用方法。二、實驗設備1.材料力學多功能實驗臺。2.XL2218C力/應變綜合參數(shù)測試儀。三、實驗原理金屬桿件在承受拉伸時，應力應變關系遵循胡克定律?=???在比例極限內(nèi)，試樣的橫向線應變與縱向線應變之間存在這一定的關系?=???橫縱在載荷為F時測得各片的應變值有??=?0??????=

2、???四、實驗步驟1.開機：開啟XL2118C靜態(tài)應變儀的電源，預熱5分鐘。2.檢查試樣：1)試樣安裝正確并空載；2)識別試樣表面應變片的數(shù)量、位置、方向和對應連接導線的顏色、編號；3)記錄試樣截面尺寸和應變片靈敏系數(shù)K。3.連接導線：靜態(tài)應變儀共有CH1~CH16應變測量通道，最多可接16個應變片橋路。本實驗的應變測量采用1/4橋接線，即各電阻應變片的導線分別連接到這些通道的A、B接線端子上，B和B1端子短接，公用補償片導線接在補償通道的A、B端子上。4.設定靜態(tài)應變儀系數(shù)：靜態(tài)應變儀使用1/4橋路測試時，所用電阻應變片必須是同一出廠批次，具有相同的電阻和靈敏

3、系數(shù)K。靜態(tài)應變儀系數(shù)按應變片的靈敏系數(shù)設定。5.確定加載量：參照“實驗概述”及試樣尺寸、屈服強度ReL，確定最大載荷Fmax及分級加載量。6.平衡清零：在試樣松動未加載狀態(tài)下進行，按【自動平衡】按鈕，16個應變片測試通道即可橋路平衡，已連接應變片的通道窗口顯示為0。如連續(xù)平衡3次仍不為0，則檢查該通道接線故障。再按【清零】按鈕，對載荷顯示框清零。7.試樣預加載：轉(zhuǎn)動手輪對試樣拉伸加載，一直加到本實驗的最大載荷Fmax，再卸到初載荷F0。重復兩次，保持初載荷狀態(tài)，等待實驗。8.測試：從初載荷狀態(tài)開始，分級等量加載，知道拉伸至最大載荷Fmax，記錄每級加載的力值和

4、對應各電阻應變值。實驗重復做兩遍。9.結(jié)束測試：測試完成后，轉(zhuǎn)動手輪將試樣的載荷卸到0。關閉應變儀電源開關。五、實驗記錄與結(jié)果1.試樣原始尺寸：試樣寬度a/mm試樣厚度b/mm靈敏度系數(shù)K304.82.072.加載量的確定：為了確保試樣的形變在彈性范圍內(nèi)，加載量不宜太大，本次實驗中選擇8000N。3.實驗貼片情況圖：縱1、橫1縱3縱4縱2、橫24.實驗數(shù)據(jù)與結(jié)論：實驗數(shù)據(jù)見附件。由實驗原始數(shù)據(jù)計算得知：???=69.95833×10?6，?????=?19.5×10?6，??=2000?，?=144??2??0則有：???==198GPa?0??????????

5、??=?=0.2787????5.胡克定律的驗證：σ—ε曲線見附件。∵去除σ的初載荷影響后，繪制得到的曲線是一條過原點的斜支線，添加線性趨勢線可得趨勢線方程y=0.1958x，∴應力與應變的比值是一個定值E’=195.8GPa，滿足胡克定律。（且與實驗測定E=198GPa相吻合）六、思考題1.彈性模量的力學意義？當已知F—ε測量曲線時，如何用其他方法表示？彈性模量指：材料在彈性變形階段內(nèi)，正應力和對應的正應變的比值。已知F—ε測量曲線時，曲線的斜率即為ES0。2.若加載時控制不好，ΔF不相等，如何計算E、μ？繪制F—ε曲線，曲線斜率除以S0即為E值。繪制εy—ε

6、x曲線，曲線斜率即為μ。3.實驗中為什么需要加初載荷？確保試樣內(nèi)的應力分部均勻。4.實驗中要求初載荷時為應變零點，該做法會影響E、μ數(shù)據(jù)的準確性么？如何得到真實的應力應變曲線？不會影響E、μ數(shù)據(jù)的準確性。將初載荷設為應變零點，只會改變曲線的縱軸截距，并不影響曲線的斜率。實驗中E的值是斜率除以S0、μ為斜率，所以不受影響。5.你是如何根據(jù)該實驗，驗證胡克定律的？胡克定律：材料在彈性變形范圍內(nèi)，力與變形成正比的規(guī)律。即如果應力與應變的比值是一個定值，則胡克定律成立。