1、中国矿业大学力学实验报告姓名白永刚 班级 土木 11-9 班 同组姓名 方雷、蔡卫、蔡尧 实验日期 2012-10-26材料弹性模量 E 和泊松比 的测试1、实验目的1. 测定常用金属材料的弹性模量 和泊松比 。2. 验证胡克定律。3. 学习掌握电测法的基本原理和电阻应变仪的操作。4. 熟悉测量电桥的应用。掌握应变片在测量电桥中的各种接线方法。5. 学习用最小二乘法处理实验数据。2、实验设备1. 电子万能试验机或组合实验台；2. 静态电阻应变测力仪；3. 游标卡尺；4. 矩形截面梁。3、实验原理和方法材料在线弹性范围内服从胡克定律，应力和应变成正比关系。单向拉伸时，其形式为(1)E式中 E 为
2、弹性模量。在 曲线上，E 由弹性阶段直线的斜率确定，它表征材料抵抗弹性应变的能力。E 愈大，产生一定弹性变形所需的应力愈大。 E 是弹性元件选材的重要依据，是力学计算中的一个重要参量。(2)0F=lA试件弯曲时，产生纵向伸长和横向收缩，或者产生纵向收缩和纵向伸长。实验表明在弹性范围内，横向应变 与轴向应变 ，二者之比为一常数，其绝对值称为泊松比，用 来表示，即(3)本实验采用电测法来测量 、 。E试件采用矩形截面试件，布片方式如图(a)。在试件中央某截面，沿前后两面轴向分别对称地分布有两对轴向应变片 R1，R 1以测量轴向应变 。一对横向应变片 R2，R 2以测轴向应变 。1. 测弹性模量 E
3、由于实验装置和安装初始状态的不稳定性，拉伸曲线的初始阶段往往是非线性的。为了尽可能减少测量误差，实验已从初载 开始。与 对应0F0F的应变仪读数 可预调到零。采用增量法，分级加载，分别测量在各项同载荷d增量 作用下，产生的应变增量 ，并求 的平均值。设试件初始横截面F面积为 A0，又因 ,则（2）式可写成=/l(4)0AFE均上式即为增量法测 得计算公式，其中 为试件实际轴向应变增量的平均值，Ed为加载力的阶段差值。F实验前拟定加载方案，通常考虑以下情况：(1) 由于在比例极限内进行试验，故最大应力值不应大于比例极限，实验最大载荷为(5)max0(.78)ASF(2) 初载荷 可按 的 10%
4、或稍大于此值来设定。0Fax(3) 分 5-7 级加载，每级加载后要使应变度数有明显变化。2. 测泊松比 利用试件的横向应变和轴向应变，采用全桥测量法，在弯曲情况下测出横向应变 和轴向应变 ，并随时检验其增长是否符合线性规律。按照定义有F(6)F21d(7)F=A均均布片方案如图(a)所示。图（a）布片图按照图(b)与图 (c)的方式组桥，对弹性模量 和泊松比 进行全桥测量，不仅消E除了温度效应的影响，而且测量灵敏度比单臂测量法提高 倍。211R2R34 5R8R67图(b) 测 的全桥接法 图(c) 测 的全桥接法E4、实验步骤1. 设计好本实验所需的各类数据表格。2. 测量试件尺寸。3.
5、拟定加载方案。4. 根据试件的分布情况和提供的设备条件确定最佳贴片、组桥方案并接线。5. 开机加载前，将电阻应变仪和载荷读数器调零，并使其处于平衡状态。6. 经检查无误后开机加载，进行试验，用慢速逐渐将载荷加至初载荷，记下此时应变仪的读数，然后缓慢均匀地逐级加载，每增加一级载荷，记录一次数据，记录同时检查读数应变增量是否符合线性变化规律，以判断实验是否正常。实验至少重复两次，如果数据稳定，即可结束。7. 实验结束，卸载、关闭电源，拆线整理所有设备，清理试验现场，将所有仪器、设备复原。5、实验结果处理1. 实验过程中采集的数据和 图。F表(a) 测量 E 时应变与加载数据表加载力 (N)()加载力 (N)()加载力 (N)()100 5 1100 73 2100 137600 38 1600 104 2600 170表（b） 测量 时应变与加载数据表加载力 (N)()加载力 (N)()加载力 (N)()100 -2 1100 -16 2100 -28600 -9 1600 -22 2600 -35图(d) 图 图（e） 图FF2. 采用平均法对数值进行分析，确定 和E(8)0AF=均均(9)其中（ 为 500 N） 。F将实验数据代入式(8)、(9)计算得(10)E=10Gpa(11).2
