你好,測(cè)金屬絲彈性模量的主要方法有兩種,一是施加單軸載荷,測(cè)試對(duì)應(yīng)應(yīng)變,根據(jù)胡克定律算出彈性模量;另一種是共振法,又稱(chēng)動(dòng)態(tài)法,在樣品上施加激勵(lì),測(cè)試共振頻率,計(jì)算彈性模量。
鑒于金屬受外力時(shí)存在著彈性滯后效應(yīng),即鋼絲受到拉伸力作用時(shí),并不能立即伸長(zhǎng)到應(yīng)有的長(zhǎng)度Li(Li=L0+ΔLi),而只能伸長(zhǎng)到.同樣,當(dāng)鋼絲受到的拉伸力一旦減小時(shí),也不能馬上縮短到應(yīng)有的長(zhǎng)度Li,僅縮短到Li+δLi.因此,為了消除彈性滯后效應(yīng)引起的系統(tǒng)誤差,測(cè)量中應(yīng)包括增加拉伸力以及對(duì)應(yīng)地減少拉伸力這一對(duì)稱(chēng)測(cè)量過(guò)程.因?yàn)橹灰獙⑾鄳?yīng)的增,減測(cè)量值取平均,就可以消除滯后量的影響.
【實(shí)驗(yàn)儀器】
楊氏彈性模量測(cè)定儀;光杠桿;望遠(yuǎn)鏡及直尺;千分尺;游標(biāo)卡尺;米尺;待測(cè)鋼絲;砝碼等。
【實(shí)驗(yàn)原理】
1.楊氏彈性模量Y是材料在彈性限度內(nèi)應(yīng)力與應(yīng)變的比值,即
楊氏彈性模量反映了材料的剛度,是度量物體在彈性范圍內(nèi)受力時(shí)形變大小的因素之一,是表征材料機(jī)械特性的物理量之一。
2.光杠桿原理
伸長(zhǎng)量Δl比較小,不易測(cè)準(zhǔn),本實(shí)驗(yàn)利用了光杠桿的放大原理對(duì)Δl進(jìn)行測(cè)量。
利用光杠桿裝置后,楊氏彈性模量Y可表示為:
式中,F(xiàn)是鋼絲所受的力,l是鋼絲的長(zhǎng)度,L是鏡面到標(biāo)尺間的距離,d是鋼絲的直徑,
b是光杠桿后足到兩前足尖連線(xiàn)的垂直距離,Δn是望遠(yuǎn)鏡中觀察到的標(biāo)尺刻度值的變化量。
3. 隔項(xiàng)逐差法
隔項(xiàng)逐差法為了保持多次測(cè)量?jī)?yōu)越性而采用的數(shù)據(jù)處理方法。使每個(gè)測(cè)量數(shù)據(jù)在平均值內(nèi)都起到作用。本實(shí)驗(yàn)將測(cè)量數(shù)據(jù)分為兩組,每組4個(gè),將兩組對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)相減獲得4個(gè)Δn,再將它們平均,由此求得的Δn 是F 增加4千克力時(shí)望遠(yuǎn)鏡讀數(shù)的平均差值。
【實(shí)驗(yàn)步驟】
1.調(diào)整好楊氏模量測(cè)量?jī)x,將光杠桿后足尖放在夾緊鋼絲的夾具的小圓平臺(tái)上,以確保鋼絲因受力伸長(zhǎng)時(shí),光杠桿平面鏡傾斜。
2.調(diào)整望遠(yuǎn)鏡。調(diào)節(jié)目鏡,使叉絲位于目鏡的焦平面上,此時(shí)能看到清晰的叉絲像;調(diào)整望遠(yuǎn)鏡上下、左右、前后及物鏡焦距,直到在望遠(yuǎn)鏡中能看到清晰的直尺像。
3.在鋼絲下加兩個(gè)砝碼,以使鋼絲拉直。記下此時(shí)望遠(yuǎn)鏡中觀察到的直尺刻度值,此即為n0 值。逐個(gè)加砝碼,每加1個(gè),記下相應(yīng)的直尺刻度值,直到n7,此時(shí)鋼絲下已懸掛9個(gè)砝碼,再加1個(gè)砝碼,但不記數(shù)據(jù),然后去掉這個(gè)砝碼,記下望遠(yuǎn)鏡中直尺刻度值,此為n7’, 逐個(gè)減砝碼,每減1個(gè),記下相應(yīng)的直尺刻度值,直到n0’。
4. 用米尺測(cè)量平面鏡到直尺的距離L;將光杠桿三足印在紙上,用游標(biāo)卡尺測(cè)出b;用米尺測(cè)量鋼絲長(zhǎng)度l;用千分尺在鋼絲的上、中、下三部位測(cè)量鋼絲的直徑d,每部位縱、橫各測(cè)一次。
5. 測(cè)量完畢,整理各量具和器具。