细长杆状构件材料弹性模量测试方法

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1、细长杆状构件材料弹性模量测试方法　　摘要：探索了用于测试杆状构件材料弹性模量的简支梁法和压屈法，用硬质塑料管制作试件对这两种测试方法进行了验证。结果表明：两种方法均可以得到较好的效果，但试验条件与理论计算假设更加符合的试验得到的结果更加稳定。关键词：材料弹性模量测试;弯曲法;压屈法Abstract:Toexplorethemethodoftestingforsimplysupportedelasticrodcomponentmaterialmodulusandbucklingmethod,withahardplastictubespeci

2、mensofthetwokindsoftestmethodsareverified.Theresultsshowthat:bothofthetwomethodscangetgoodresults,butgettestconditionsandtheoreticalhypothesisaccordswiththeresultmorestable.Keywords:testingelasticmodulus;bendingmethod;bucklingmethod中图分类号：TU317.3文献标识码：A文章编号：5材料弹性模量是工程中进行应力

3、应变计算时最常用的材料弹性常数之一，我们常常需要进行材料弹性模量测试。针对不同材料，有很多种方法都可以测试弹性模量，比如：对硬质合金的绝热弹性模量可以采用纵向震动法，超声波声速度测试法；对聚晶金刚石等可以采用超声波声速度测试法和自由振动频率法；对岩土类型的材料可以采用传统的静荷载试验法[1-3]。本文探索了两种用于测试杆状构件材料弹性模量的简便方法——简支梁法和压屈法，并运用这两种方法用硬质塑料管制作试件对其弹性模量进行了测试。1简支梁法简支梁跨中承受集中力时三分点处的挠度为：(1)则可按以下公式计算试件的材料弹性模量：(2)式中：E为试

4、件材料的弹性模量，F为荷载量，L为支座间的跨度，Δ为三分点处的挠度，I为试件截面惯性矩。试验时选用硬质塑料管作为试验材料，对直径为20mm，25mm，32mm的试件各测试了3根。采用百分表量测变形，用沙桶加载。如图1所示，将模型桩水平支于两个合金刀口上，形成简支梁。然后在简支梁中点位置缓慢施加集中荷载，使试件发生弯曲变形，在两个三分点的位置安装百分表量，分别量测三分点处试件的挠度，取其二者的平均值为三分点的挠度。采用简支梁方法所测得的试件弹性模量见表1。2压屈法5根据欧拉临界压力理论，两端铰支的理想压杆失稳时，其临界压力为如下公式：表1用

5、简支梁法测得的试件材料弹性模量因此，可将试件视为理想压杆，通过压屈试验得到试件的临界压力，根据以下式计算试件材料的弹性模量：(4)式中：Pcr为压屈试验中试件的临界压力，L为压屈试验中试件的长度。测试试验中采用小型的手摇千斤顶进行加载，压力数据通过压力传感器利用应变仪采集。试验时首先将试件、压力传感器、千斤顶置于两个固定的台座之间，确保三者轴线在同一直线上；然后缓慢加压，直至试件屈曲，读取最大应变值。然后根据传感器标定曲线计算出试件临界压力，进而计算该试件的材料弹性模量。采用压屈方法测试件材料弹性模量的试验见图2。试验对直径为20mm，2

6、5mm，32mm的模型桩各测试了6根，采用压屈方法所测得的试件弹性模量见表2。表2用压屈法测得的试件材料弹性模量3试验结果分析5采用简支梁法测试的试验中，三组数据的方差分别为：0.0153，0.0195,0.0013，采用压屈法测试的试验中，三组数据的方差分别为：0.0572，0.0452，0.0148。根据以上数据可知，两种方法都可以得到较好的结果，相比之下，采用简支梁法得到的数据更加稳定，略优于采用压屈法的测试结果。究其原因，简支梁法测试的试验与理论计算条件符合情况较好，而压屈法测试的试验中，试件两端并非真正的铰接状态，不完全符合两端

7、铰支的假设，因此试验结果偏差较大。4结语采用PVC管制作试件，探索了简支梁法和压屈法两种试验方法测试杆状构件的材料弹性模量，均得到了较好的结果。但由于简支梁法的试验条件与理论计算假设更加符合，而压屈法试验中，试件两端与理论计算的铰接假设不完全相符，因此，前一种方法得到的结果比较稳定。采用压屈法测试杆状构件材料弹性模量时，还需对试件两端进行处理，使之符合铰接假设，同时试件还须足够长才能保证发生失稳而适用于欧拉公式。参考文献聂洪波.三点弯曲法测试硬质合金弹性模量[J].粉末冶金材料科学与工程.2010.15(6):606-610.徐根,陈枫,

8、马春德等.PCD弹性模量、泊松比的测试实验研究[J].石油钻探技术.2009.37(2):63-65.杨光,田堪良.土的弹性模量测试方法的研究[J].5城市道桥与防洪.2006.9(5):14