大连理工大学
大学物理实验报告
院(系) 材料学院 专业 材料物理 班级 0705
姓 名 童凌炜 学号 200767025 实验台号
实验时间 2008 年 11 月 11 日,第12周,星期 二 第 5-6 节
实验名称 拉伸法测弹性模量
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实验名称:用拉伸法测金属丝的杨氏弹性模量
一.实验目的
学习用拉伸法测定钢丝的杨氏模量;掌握光杠杆法测量微小变化量的原理;学习用逐差法处理数据。
二.实验原理
长为,截面积为的金属丝,在外力的作用下伸长了,称为杨氏模量(如图1)。设钢丝直径为,即截面积,则。
伸长量比较小不易测准,因此,利用光杠杆放大原理,设计装置去测伸长量(如图2)。
由几何光学的原理可知,, 。
图1 图2
三.主要仪器设备
杨氏模量测定仪;光杠杆;望远镜及直尺;千分卡;游标卡尺;米尺;待测钢丝;砝码;水准器等。
四.实验步骤
1. 调整杨氏模量测定仪
2.测量钢丝直径
3.调整光杠杆光学系统
4.测量钢丝负荷后的伸长量
(1) 砝码盘上预加2个砝码。记录此时望远镜十字叉丝水平线对准标尺的刻度值。
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杨氏模量的测定
【实验目的】
1. 掌握用光杠杆测量微小长度变化的原理和方法,了解其应用。
2. 掌握各种长度测量工具的选择和使用。
3. 学习用逐差法和作图法处理实验数据。
【实验仪器】
MYC-1型金属丝杨氏模量测定仪(一套)、钢卷尺、米尺、螺旋测微计、重垂、砝码等。
【实验原理】
一、杨氏弹性模量
设金属丝的原长L,横截面积为S,沿长度方向施力F后,其长度改变ΔL,则金属丝单位面积上受到的垂直作用力F/S称为正应力,金属丝的相对伸长量ΔL/L称为线应变。实验结果指出,在弹性范围内,由胡克定律可知物体的正应力与线应变成正比,即
(1)
则
(2)
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二) 、弹性模量和泊松比的测定实验
弹性模量和泊松比的测定实验大纲
1. 通过材料弹性模量和泊松比的测定实验,使学生掌握测定材料变形的基本方法,学会拟定实验加载方案,验证虎克定律。
2. 机测材料 的弹性模量,使学生学会用引伸计 (球铰式引伸计)测量试样的变形,并通过实验加强实验中的协作及配合精神。主要设备:材料试验机;主要耗材:低碳钢拉伸弹性模量试样,每次实验1根。
3. 电测材料的弹性模量和泊松比,使学生学会用电阻应变计和电阻应变仪测量材料的变形。主要设备:材料试验机或多功能电测实验装置;主要耗材:低碳钢拉伸弹性模量试样,每次实验1根。
拉伸弹性模量(E)及泊松比(?)的测定指导书
一、实验目的
1 、用电测法测量低碳钢的弹性模量 E 和泊 松比 ?
2 、在弹性范围内验证虎克定律
二、实验设备
1 、多功能电测实验装置。
2 、智能全数字式静态应变仪
3 、游标卡尺
三、实验原理和方法
测定材料的弹性模量 E ,通常采用比例极限内的拉伸试验,材料在比例极限内服从虎克定律,其关系式为 :
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杨氏弹性模量的测定
实验人:
杨氏弹性模量是材料弹性性质的一个主要特征量.本实验通过对钢丝杨氏弹性模量的测量,学习一种测量长度微小变化的方法:光杠杆镜尺法.
[目的]
1.测定金属丝的杨氏弹性模量.
2.掌握光杠杆镜尺法测定长度微小变化的原理,学会具体的测量方法.
3.学习处理实验数据的两种方法:图解法和逐差法.
[原理]
1.金属丝受外拉力作用,会有伸长,且遵从虎克定律,有
其中,Y:杨氏弹性模量 mg:外力 S:金属丝横截面积
L:金属丝长度 △L:金属丝伸长量
2.光杠杆镜尺法测微原理
如图1,该系统利用镜子放大微小变化,从而达到测微效果.结合虎克定律及光杠杆镜尺法,可得杨氏弹性模量为
其中,L:金属丝原长 D:镜面到标尺的垂直距离 S:金属丝截面积
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静态拉伸法测弹性模量实验报告
弹性模量(亦称杨氏模量)是固体材料的一个重要物理参数,它标志着材料对于拉伸或压缩形变的抵抗能力。作为测定金属材料弹性模量的一个传统方法,静态拉伸法在一起合理配置、误差分析和长度的放大测量等方面有着普遍意义,但这种方法拉伸试验荷载大,加载速度慢,存在弛豫过程,对于脆性材料和不同温度条件下的测量难以实现。
胡克定律指出,对于有拉伸压缩形变的弹性形体,在弹性范围内,应力与应变成正比,即
式中比例系数E称为材料的弹性模量,它是描写材料自身弹性的物理量.改写上式则有、
(1)
可见,只要测量外力F、材料(本实验用金属丝)的长度L和截面积S,以及金属丝的长度变化量,就可以计算出弹性模量E。其中,F、S和L都是比较容易测得的,唯有很小,用一般的量具不易准确测量。本实验采用光杠杆镜尺组进行长度微小变化量的测量,这是一种非接触式的长度放大测量的方法。
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实验二 材料弹性模量E和泊松比μ测定
弹性模量E和泊松比?是材料的两个重要力学性能参数,在解决工程构件的强度、刚度和稳定性问题时,会经常用到。本实验以拉伸和压缩试件为例,用实验一的数据测定试件材料的弹性模量E和泊松比?。
一、试验目的
1.测定材料的弹性模量E和泊松比?。
2.验证胡克定律。
二、仪器、设备
1. 力学试验台。
2. 辅助工具和量具。
三、试样
利用实验一的数据进行计算。
四、试验原理和方法
杆件承受轴向载荷时,在比例极限内,应力与应变遵循胡克定律:
??E?
式中,ε为沿拉力方向的线应变(或称纵向线应变),E为材料的弹性模量。
同时试件的横向线应变??与纵向线应变?之间存在着以下关系:
?????
????
?
式中,?称为横向变形系数或泊松比。
按平均值法或最小二乘法计算E和?。
1. 平均值法
因各级载荷增量相同并等于?F,由下式计算弹性模量E和泊松比?:Ei??F
bt??
1j
E?Ei
n (3.1) (3.1a)
?i??
?2i?2i
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