电测法测定弹性模量和泊松比(共6页).doc
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1、精选优质文档-倾情为你奉上一、实验目的1. 测量金属材料的弹性模量E和泊松比; 2. 验证单向受力虎克定律;3. 学习电测法的基本原理和电阻应变仪的基本操作。二、实验仪器和设备1. 微机控制电子万能试验机;2. 电阻应变仪;3. 游标卡尺。三、试件中碳钢矩形截面试件,名义尺寸为bt = (307.5)mm2。材料的屈服极限。四、实验原理和方法1、实验原理材料在比例极限内服从虎克定律,在单向受力状态下,应力与应变成正比: (1)上式中的比例系数E称为材料的弹性模量。由以上关系,可以得到: (2) 材料在比例极限内,横向应变与纵向应变之比的绝对值为一常数: (3)上式中的常数m称为材料的横向变形系
2、数或泊松比。本实验采用增量法,即逐级加载,分别测量在各相同载荷增量DP作用下,产生的应变增量Dei。于是式(2)和式(3)分别写为: (4) (5)根据每级载荷得到的Ei和mi,求平均值: (6) (7)以上即为实验所得材料的弹性模量和泊松比。上式中n为加载级数。2、实验方法2.1电测法电测法基本原理:电测法是以电阻应变片为传感器,通过测量应变片电阻的改变量来确定构件应变,并进一步利用胡克定律或广义胡克定律确定相应的应力的实验方法。试验时,将应变片粘贴在构件表面需测应变的部位,并使应变片的纵向沿需测应变的方向。当构件该处沿应变片纵向发生正应变时,应变片也产生同样的变形。这时,敏感栅的电阻由初始
3、值R变为R+R。在一定范围内,敏感栅的电阻变化率R/R与正应变成正比,即: 上式中,比例常数k为应变片的灵敏系数。故只要测出敏感栅的电阻变化率,即可确定相应的应变。 构件的应变值一般都很小,相应的应变片的电阻变化率也很小,需要用专门的仪器进行测量,测量应变片的电阻变化率的仪器称为电阻应变仪,其基本测量电路为一惠斯通电桥。 电桥B、D端的输出电压为:当每一电阻分别改变时,B、D端的输出电压变为:电阻应变仪的基本测量电路略去高阶小量,上式可写为:在测试时,一般四个电阻的初始值相等,则上式变为:得到: 如果将应变仪的读数按应变标定,则应变仪的读数为: 2.2加载方法增量法与重复加载法ePP0P10P
4、nDeDP图三 增量法示意图 增量法可以验证力与变形之间的线性关系,若各级载荷增量P相同,相应的应变增量De也应大致相等,这就验证了虎克定律,如图三所示。 利用增量法,还可以判断实验过程是否正确。若各次测出的应变不按线性规律变化,则说明实验过程存在问题,应进行检查。采用增量法拟定加载方案时,通常要考虑以下情况:(1)初载荷可按所用测力计满量程的10%或稍大于此值来选定;(本次实验试验机采用50KN的量程)(2)最大载荷的选取应保证试件最大应力值不能大于比例极限,但也不能小于它的一半,一般取屈服载荷Ps的70%80%,即;(3)至少有4-6级加载,每级加载后要使应变读数有明显的变化。 本实验采用
5、增量法加载。重复加载法为另一种实验加载方法。采用重复加载法时,从初载荷开始,一级加至最大载荷,并重复该过程三到四遍。初载荷与最大载荷的选取通常参照以下标准:(1) 初载荷可按所用测力计量程的10%或稍大于此值来选定;(2) 最大载荷的选取应保证试件的最大应力不大于试件材料的比例极限,但也不要小于它的一半,一般取屈服载荷的7080%。(3) 每次实验重复遍数至少应为34遍。重复加载法不能验证力与变形之间的线性关系。五、实验步骤1. 设计实验所需各类数据表格;2. 测量试件尺寸;分别在试件标距两端及中间处测量厚度和宽度,将三处测得横截面面积的算术平均值作为试样原始横截面积 。3. 拟定加载方案;4
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- 电测法 测定 弹性模量 泊松比
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