木材弹性模量的测量与材料力学性能

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1、木材弹性模量的测量与材料力学性能邹红玉，郑红平（浙江林学院天目学院工程技术系，浙江临安311300）摘要：采用霍尔位置传感器测量梁弯曲位移童的方法，测量了夭然木材和人造木材的杨氏弹性模童。通过对杨氏弹性模童与木材不同含水率关系的测量与分析，比较了天然檢木和人造柚木物理性能随含水率的变化情况，从而加深了实验者对弹性模量、应力、应变等物理概念的理解，加强了对测量材料力学性能的实脸方法的掌握。关键词：木材；霍尔位暨传感器；杨氏弹性模量；应力；应变中图分类号：04-33文猷标识码：A文章编号：1006-7167（2009）07-0033-03MeasurementofYoungmod

2、ulusofwoodandtheMaterialsMechanicsPerformanceZOUHong-yu,ZHENGHong-ping(DepartmentofEngineeringtTianmuSchooltZhejiangForestryUniversitytLin*an311300,China)Abstract:Youngmodulusofnaturalwoodandman-madewoodeweremeasuredbyusingthemethodofHallpositiontransducer.Thisarticlealsoanalyzedtherelation

3、shipbetweenYoungmodulusofwoodwithdifferentwaterabsorbingratioofwoodandcomparedthechangeofphysicalperformancefornaturalDuanwoodandman-madeYouwood・ItmadeusunderstanddeeplythephysicsconceptiontsuchasYoungmodulus,stresststrainetc./formasteringtheexperimentationofmeasuringmaterialsmechanicsper

4、formance.Keywords:wood；Hallpositiontransducer；Youngmodulus；stress；strain1引盲材料力学研究的力学性能，如强度、刚度及稳定性等是工程设计中的材料选择以及计算时的依据⑴。天然木材和人造木材，根据使用环境的不同，对木材的力学强度、刚度等参数要求也不同，因而对木材的力学性能进行检测，为材料的正确使用提供重要的理论与实验依据。本文将木材弹性模fit测帝及传感器的应用引入至学生物理实验中，这不仅提高了学生对基础物理实验的兴趣，而且还增加了许多设计性与研究性实验内容，取得了良好的教学效果。2原理木材的主要力学性能有静曲

5、强度和弹性模做。静曲强度是木材做结构件的重要性能，它是表示板材抵抗弯曲外力不被破坏的最大能力，木板材部件应有足够的抗弯强度。但只有足够的抗弯曲强度是不够的,因为部件虽不会破坏，若因其刚度不够而产生过大变形，同样会影响实际的使用，所以要想保证木制品正常工作，还必须对其构件的变形限制在一定的范围内，即应满足刚度要求。弹性模傲就是表示材料刚度的性能指标，它表示材料在受力线性应变范围内的应力与应变间的关系。木板材试件杨氏弹性模掀按图1方法进行测議，载荷方向与木纹取向垂直。按下式计算⑵：收■日期：2008・09-19作看简介：邹红玉（1963・），女，吉林长春人教授，主要从事物理教学和

6、物理实验教学研究。Tel.：0571-€3742163；E-mail：dapohongyu.63@yahoo,com.cn(1)式中/为试样的弹性模fit;Az为在M的作用下，试样的变形娥；/为2个支座刀口间的距离；人为试样厚A/图1弹性模量测董示意图3测■部分实验装置为FD-HY-1電尔位置传感器法杨氏弹性模量测定仪，由弯曲法测弹性模量装置、读数显微镜、霍尔位置传感器、数字电压表等组成，其结构如图2所示⑶。1-移测制微镜，2■横梁，3■刀口，4-確码，5-有机玻璃盘（内装磴铁），6・磁帙（2块），7■三维调节器.8-«杠杆（杠杆灰端贴有95A型集成雷尔传感签），9■制刀口上

7、刻度线」0■数字电压表图2FD-HY-1尔位置传感器法弹性模最测定仪当集成霜尔传感器在均匀梯度磁场中移动血时，有输出的霜尔电势差变化△片⑷，A（/h=K?竽2=K^z（2）Az式中:为磁感应强度梯度，其值为常fit;/为通过霍尔元件的电流，一般取恒定值;X为贾尔元件的灵敏度。報尔位置传感器的灵敏度K=JC黒由式（2）可知：由于梁弯曲的位移fit山与△/成正比,所以由△匕和山对应关系进行定标，便可用电测法测最梁的弯曲位移凰山⑶。用横梁弯曲法测E时，有4h3bAz4h'b心式中M为梁的宽度；m为加挂舷码的质