静态拉伸法测弹性模量实验报告.docx

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1、⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯料推荐⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯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。1实验原理及仪器胡克定律指出，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，它是描图1弹性模量测量装置写材料自身弹性

2、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FL，就可以计算出弹性模量E。其中，、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。图2光杠杆本实验采用的主要实验仪器有：弹性模量仪（如图1）、光杠杆镜尺组（如图2）、螺旋测微器、米尺、砝码等。F⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯料推荐⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯足不要与金属相碰。③加2kg砝在砝托上，把金属拉直。子B是否能在平台的孔中上下自由地

3、滑，金属是否被上下子。2.2光杠杆尺①望尺放在离光杠杆面1.5m，安放尽量使望和光杠杆的高度相当，望光水平，尺和望光垂直。②望先从望的外沿筒方向察，看筒的延是否通光杠杆的面，以及面内是否有尺的像。图3光杠杆放大原理若无，可移望的三脚架并略微器好后，金属未伸前，在望中望，保持筒的准光杠杆的可看到由平面反射的尺的像，将望的叉面，直到筒上方能看到光杠杆内有准尺的刻度，出数R0；将砝加在砝尺的像止。托上后，金属被拉，光杠杆面向后③望的目，使筒内十字叉清晰，再望的焦手，使尺在斜了α角．根据光的反射定律可知，此在望望中成像清晰无差。中叉准的是面反射后的尺上的刻度R1，④仔光杠杆小的角以及尺的高

4、其的入射光和反射光的角2α。度，使尺像的零（在尺的中）尽可设N=R1-R2，K光杠杆的前后足之的垂直能落在望十字叉的横上。距离，D光杠杆面到尺之的距离，考到2.3量，角很小，所以有①依次将1kg的砝加到砝托上，共9次。每次从望中得的尺像的数Ri。②将所加的9kg砝地依次取下，每减可得少1kg砝的Ri。注意加减砝勿使砝托，各砝缺口（2）交叉放置，以防倒落。2.4理数据数据将式（2）代入式（1）即得拉伸法定金属性①将量中采集到的数据R0、R1⋯⋯R9分成前后模量的算公式两，用逐差法理数据，可得增减5kg砝，望中尺像数的化量的平均。（3）②性模量E相差的算16FLD式中d金属的直径．EN

5、Kd22实验步骤L2.1整性模量①三脚底座上的螺，使立柱直。②将光杠杆放在平台上，两前足放在平台前面的横槽内，后足放在子B上，注意后⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯料推荐⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯测量次数钢丝直径d/(10-3m)10.74220.74530.73240.7383实验数据及测量结果50.7403.1各单次测量量60.740平均值0.7402g=9.794m/s修正初读数后0.796D±UD=84.5±0.5cmd的标准差Sd4.4010-3L±UL=32.3±0.2cmd的A类不确定度UA4.6210-3K±UK=45.5±0.5mmd的B

6、类不确定度UB0.0043.2金属丝直径d的测量d的不确定度Ud0.006钢丝直径d=d±Ud0.796±0.006螺旋测微器的初始读数=-0.056mm螺旋测微器的仪器误差3.3望远镜中标尺像Ri的数据处理表1金属丝直径d荷重增重减重平均读数N值/10-2m表2望远镜中标尺像的数据处理次/kg读数读数Ri/10-2m数Ri/Ri/10-2m10-2m3.4弹性模量E及其不确定度的计算02.00000R00N1=R5-R0由于是新仪器，公式改为：13.0000.300.20R10.25=1.1816FLD24.0000.450.40R20.42N2=R6-R1ENKd20.7035

7、.0000.700.70R3=1.23代入以上测量数据，得：46.0000.900.98R40.94N3=R7-R21659.79432.310284.510257.0001.151.20R51.18=1.29原式0.79610321.221024.55102R61.4868.0001.451.50N4=R8-R31.941011N/m279.0001.701.72R71.71=1.18不确定度的计算：810.001.801.95R81.88N5=R9-R411421