彈性模量和泊松比的測(cè)定.doc

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1、彈性模量和泊松比的測(cè)定10

2、目錄一、彈性模量和泊松比2二、彈性模量測(cè)定方法2三、泊松比測(cè)定方法4四、結(jié)論4五、參考文獻(xiàn)44一、彈性模量和泊松比金屬材料的彈性模量E為低于比例極限的應(yīng)力與相應(yīng)應(yīng)變的比值；金屬材料的泊松比μ指低于比例極限的軸向應(yīng)力所產(chǎn)生的橫向應(yīng)變與相應(yīng)軸向應(yīng)變的負(fù)比值（詳見(jiàn)GB/T10623-2008金屬材料力學(xué)性能試驗(yàn)術(shù)語(yǔ)）。二、彈性模量測(cè)定方法鋁合金材料的彈性模量E是在彈性范圍內(nèi)正應(yīng)力與相應(yīng)正應(yīng)變的比值，其表達(dá)式為：E=σ/ε式中E為彈性模量；σ為正應(yīng)力；ε為相應(yīng)的正應(yīng)變。鋁合金材料彈性模量E的測(cè)定主要有靜態(tài)法、動(dòng)態(tài)法和納米壓痕法。1.靜態(tài)法1.1測(cè)量原理靜態(tài)法測(cè)量鋁合金材

3、料的彈性模量主要采用拉伸法，即采用拉伸應(yīng)力-應(yīng)變曲線的測(cè)試方法。拉伸法是用拉力拉伸試樣來(lái)研究其在彈性限度內(nèi)受到拉力的伸長(zhǎng)變形。由上式有：E=σ/ε=FL/A△L式中各量的單位均為國(guó)際單位?？梢钥闯觯瑥椥阅Ａ縀是在彈性范圍所承受的應(yīng)力與應(yīng)變之比，應(yīng)變是必要的參數(shù)。因此，彈性模量E的測(cè)試實(shí)質(zhì)是測(cè)試彈性變形的直線段斜率，故其準(zhǔn)確度由應(yīng)力與應(yīng)變準(zhǔn)確度所決定。應(yīng)力測(cè)量的準(zhǔn)確度取決于試驗(yàn)機(jī)施加的力值與試樣橫截面積，此時(shí)試驗(yàn)機(jī)夾具與試樣夾持方法也非常關(guān)鍵，夾具與試樣要盡量同軸；應(yīng)變測(cè)量的準(zhǔn)確度要求引伸計(jì)要真實(shí)反映試樣受力中心軸線與施力軸線同軸受力時(shí)所產(chǎn)生的應(yīng)變。由于試樣受力同軸是相對(duì)的，且在彈性階段試樣

4、的變形很小，所以為獲得真實(shí)應(yīng)變，應(yīng)采用高精度的雙向平均應(yīng)變機(jī)械式引伸計(jì)。拉伸法測(cè)量彈性模量適用于常溫測(cè)量，由于拉伸時(shí)載荷大，加載速度慢，存在弛豫過(guò)程，因此采用此法不能真實(shí)的反應(yīng)材料內(nèi)部的結(jié)構(gòu)變化。41.2測(cè)量設(shè)備1.2.1試驗(yàn)機(jī)：試驗(yàn)機(jī)應(yīng)按GB/T16825.1進(jìn)行檢驗(yàn)，其準(zhǔn)確度應(yīng)為1級(jí)或優(yōu)于1級(jí)。1.2.2引伸計(jì)：引伸計(jì)應(yīng)按GB/T12160進(jìn)行檢驗(yàn)，其準(zhǔn)確度應(yīng)為0.5級(jí)或優(yōu)于0.5級(jí)，最好采用雙向平均機(jī)械引伸計(jì)。2.動(dòng)態(tài)法2.1測(cè)量原理動(dòng)態(tài)法是試樣在受交變應(yīng)力作用下產(chǎn)生振動(dòng)，測(cè)定試樣的基頻求得動(dòng)態(tài)彈性模量：E=CMf2式中，C是常數(shù)，與試樣的尺寸、幾何形狀及材料的泊松比有關(guān)；M為試樣質(zhì)

5、量；f為橫向彎曲振型的基頻?？刹捎霉舱穹ɑ蚯脫舴▉?lái)測(cè)定。固體試樣在受敲擊力激發(fā)后將產(chǎn)生瞬變響應(yīng)受破振動(dòng)，該響應(yīng)取決于外力的大小方向和位置、材料本身的性質(zhì)、試樣質(zhì)量分配以及支撐條件等因素。當(dāng)外力消失后，試樣所儲(chǔ)存的能量總有一部分在阻尼或粘滯過(guò)程中耗散，故試樣將呈自由阻尼振動(dòng)。動(dòng)態(tài)彈性模量?jī)x通過(guò)測(cè)試探針或測(cè)試話筒將振動(dòng)波轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，經(jīng)特定的信號(hào)識(shí)別電路準(zhǔn)確地對(duì)基頻信號(hào)進(jìn)行分析、判斷，選出基頻，從而測(cè)出試樣的固有頻率。再由相關(guān)公式和數(shù)據(jù)計(jì)算出試樣的動(dòng)態(tài)彈性模量。2.2測(cè)量設(shè)備動(dòng)態(tài)法彈性模量測(cè)試儀，包括：試樣支撐架、脈沖激勵(lì)器、信號(hào)接受傳感器、信號(hào)放大器、信號(hào)采集器和數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)等。圖1是測(cè)試儀

6、器的基本框圖。圖1儀器測(cè)量原理的基本框架示意圖3.納米壓痕法43.1測(cè)量原理納米壓痕技術(shù)，也稱深度敏感壓痕技術(shù)，是最簡(jiǎn)單的測(cè)試材料力學(xué)性質(zhì)的方法之一，可以在納米尺度上測(cè)量材料的載荷-位移曲線和彈性模量。3.2測(cè)量設(shè)備圖2瑞士CSM-NHT2納米壓痕儀三、泊松比測(cè)定方法泊松比的μ測(cè)定的測(cè)定方法有靜態(tài)法和動(dòng)態(tài)法兩種，詳見(jiàn)GB/T22315-2008。四、結(jié)論國(guó)標(biāo)GB/T22315-2008金屬材料彈性模量和泊松比試驗(yàn)方法，推薦使用動(dòng)態(tài)法測(cè)量金屬材料的彈性模量。五、參考文獻(xiàn)1)用納米壓痕儀測(cè)量Cu50Zr43Ti7非晶合金的硬度和彈性模量，李洪等。4