拉伸时测量钢丝截面尺寸方法探讨

用拉伸法测钢丝杨氏模量――实验报告本实验使用拉伸法测定钢丝的杨氏模量。

实验过程包括测量原始尺寸和断裂强度，计算应力和应变，绘制应力-应变曲线，利用斜率计算杨氏模量。

一、实验原理1.杨氏模量：杨氏模量也称弹性模量，是研究力学学科中的一项重要物理量，它描述了物体在受力时，单位应力下的应变程度。

可以表示为弹性模量E，其计算公式为E=σ/ε，其中σ为应力，ε为单位应变。

2.拉伸法：拉伸法是测定材料弹性性质的常用方法之一。

先将试样加在拉伸机上，通过施加相应的拉力，使试样发生拉伸变形，然后测量试样在不同应变下的应力，绘制应力-应变曲线，以求得该材料的杨氏模量。

二、实验步骤1.准备实验设备，将钢丝放在拉伸机上。

2.用卡尺测量钢丝的初始长度、直径和断裂长度，记录数据。

3.用拉伸机分别在不同的拉力下进行拉伸，记录拉力和试样的应变。

4.计算每个密度下的应力，应力=拉力/试样横截面积。

5.计算每个密度下的应变，应变=延长长度/原始长度。

6.根据应力-应变曲线，计算杨氏模量。

三、实验数据试样长度：5m原始直径：2.5mm断裂长度：8m钢丝密度：7.85g/cm³拉伸试验数据如下：|拉力F(N)|延长长度L(mm)|试样直径D(mm)||:-:|:-:|:-:||0|0|2.5||50|2|2.5||100|4|2.6||150|6|2.7||200|8|2.8||250|10|2.9||300|12|3.0||350|14|3.1||400|16|3.2||450|18|3.3||500|20|3.4||550|22|3.5||600|24|3.6||650|26|3.7||700|28|3.8||750|30|3.9||800|32|4.0|四、实验计算1.计算实验数据中的横截面积试样横截面积=π*(D/2)²=π*(2.5/2)²=4.91mm² 2.计算每个密度下的应力应力=F/S=700/4.91=142.6N/mm²应变=L/L0=28/5000=0.00564.绘制应力-应变曲线通过计算得出的应力和应变数据，可以绘制出钢丝在拉伸试验中的应力-应变曲线如下：[示例图：应力-应变曲线]5.计算杨氏模量根据应力-应变曲线可以看出，线性部分的斜率即为杨氏模量，计算可得杨氏模量的值为：E=Δσ/Δε=（320-170）/（0.004-0.003）=69000N/mm²五、实验结论通过本次实验，我们使用拉伸法测定了钢丝的杨氏模量，并且得出了结论：杨氏模量为69.0×10⁹N/mm²。

拉伸法测钢丝的弹性模量实验报告拉伸法测钢丝的弹性模量实验报告引言：弹性模量是描述材料抵抗变形能力的重要指标之一。

在工程中，了解材料的弹性模量对于设计和计算结构的稳定性和可靠性至关重要。

本实验旨在通过拉伸法测定钢丝的弹性模量，并探讨实验结果的可靠性和误差来源。

实验原理：拉伸法是一种常用的测定材料弹性模量的方法。

根据胡克定律，当材料受到拉伸力时，其应变与应力呈线性关系。

应变可以通过测量材料的长度变化来计算，而应力则可以通过施加的拉力除以截面积来计算。

根据胡克定律的线性关系，可以得到材料的弹性模量。

实验步骤：1. 准备工作：清洁实验台、准备所需的钢丝样品和测量工具。

2. 测量钢丝的直径：使用卡尺或显微镜测量钢丝的直径，并记录下来。

为了提高测量的准确性，可以多次测量并取平均值。

3. 量取钢丝的长度：使用卡尺或显微镜测量钢丝的初始长度，并记录下来。

4. 固定钢丝样品：将钢丝样品固定在拉伸装置上，并确保样品的两端平整且垂直于拉伸方向。

5. 施加拉力：通过拉伸装置施加逐渐增加的拉力，同时记录下拉力和相应的伸长量。

6. 计算应变和应力：根据实验数据计算钢丝的应变和应力，并绘制应力-应变曲线。

7. 计算弹性模量：根据应力-应变曲线的斜率计算钢丝的弹性模量。

实验结果：根据实验数据计算得到的钢丝的弹性模量为XXX。

通过绘制应力-应变曲线可以看出，在小应力范围内，钢丝的应变与应力呈线性关系，符合胡克定律。

然而，在较大应力范围内，应变开始出现非线性变化，这可能是由于材料的屈服点或断裂点的影响。

实验讨论：在实验过程中，可能存在一些误差来源。

首先，测量钢丝直径的准确性会影响到应力的计算。

如果直径测量不准确，将导致应力的计算结果有一定的偏差。

其次，钢丝的固定和拉力的施加也可能引入误差。

如果钢丝没有完全固定或拉力施加不均匀，将导致实验结果的不准确性。

此外，钢丝在拉伸过程中可能发生局部塑性变形，也会对实验结果产生影响。

为了提高实验结果的准确性，可以采取一些改进措施。

用拉伸法测量钢丝的杨氏模量段心蕊 PB05000826 九号台一 实验目的：掌握利用光杠杆测定微小形变的方法，在数据处理中，采用逐差法和作图法得出测量结果，掌握这两种数据处理的方法。

二 实验原理：（1）在弹性限度内，材料的应力与应变之比为一常数，叫弹性模量。

条形物体沿纵向的弹性模量叫杨氏模量，用E 来表示，则L S FL L L S F E ∆=∆=/)//()/(杨氏模量是表征材料性质的一个物理量，仅与材料的结构、化学成分及其加工制造方法有关。

杨氏模量的大小标志了材料的刚性。

（2）由于一般伸长量ΔL 很小，故常采用光学放大法，将其放大，如用光杠杆测量ΔL 。

当杠杆支脚随被测物上升或下降微小距离ΔL 时，镜面法线转过一个θ角，而入射到望远镜的光线转过2θ角。

当θ很小时，D blL D b l L 2/2tan /tan =∆⇒⎭⎬⎫≈=∆=≈θθθ 其中l 为支脚尖到刀口的垂直距离（也叫光杠杆的臂长），D 为镜面到标尺的距离，b 为从望远镜中观察到的标尺移懂得距离。

从而得到 ()4/22d SSlbDLFE π==三实验仪器：光杠杆、砝码、望远镜、标尺、螺旋测微器、卷尺。

四实验内容：1调节仪器（1）调节放置光杠杆的平台与望远镜的相对位置，使光杠杆镜面法线与望远镜轴线大体重合。

（2）调节支架底脚螺丝，确保平台水平，调平台的上下位置，使管制器顶部与平台的上表面共面。

（3）光杠杆的调节，光杠杆和镜尺组是测量金属丝伸长量ΔL的关键部件。

光杠杆的镜面和刀口应平行。

使用时刀口放在平台的槽内，支脚放在管制器的槽内，刀口和支脚尖应共面。

（4）镜尺组的调节，调节望远镜、直尺和光杠杆三者之间的相对位置，使望远镜和反射镜处于同等高度，调节望远镜目镜视度圈，使目镜内分划板刻线（叉丝）清晰，用手轮调焦，使标尺像清晰。

2测量（1）砝码托的质量为m0，记录望远镜中标尺的读数r0作为钢丝的起始长度。

（2）在砝码托上逐次加500g砝码（可加到3500g），观察每增加500g时望远镜中标尺上的读数r i，然后再将砝码逐次减去，记下对应的读数,r i’取两组对应数据的平均值r。

金属材料室温拉伸试验方法1 试样原始横截面积的测量1．1 测量的准确度要求要求测量出最小原始横截面积〔So〕。

以实测的横截面尺寸计算试样原始横截面积。

除非相关产品标准或协议另有规定，不采用标称截面积。

测量准确度要求：薄板和薄带用矩形试样：横截面积准确度W±2%不经机加工试样：横截面积准确度W±1%机加工圆形和矩形试样：每个横截面积尺寸准确度W±0.5%机加工弧形试样和环形度样〔圆管段试样〕：横截面积准确W±1%1．2 量具或尺寸测量仪器的选择试样横截面积测定的准确性受多种因素的影响，而量具的分辨力是主要因素之一。

建议按照标准中表3的要求选择量具或尺寸测量仪器的测量分辨力，以使面积测定准确度有保证。

按照国家计量标准JJG1001-1991的定义，分辨力［resolution〕定义为：“指示装置对紧密相邻量值有效分辨的能力。

注：一般认为模拟式指示装置的分辨力为标尺分度值的一半，数字式指示装置的分辨力为末位数的一个字码”例如，卡尺的游标分度值为0.02mm ,则其分辨力为0.01mm。

1．3 测量部位和方法〔1〕对于圆形横截面积的试样，在其标距的两端及中间三处横截面上相互垂直的两个方向测量直径，取其平均直径计算面积，取三处测量得的最小值为试样的原始横截面积。

〔2〕对于矩形和弧形横截面试样，在其标距的两端及中间三处横截面上测量厚度〔或壁厚〕和宽度，取三处测得的最小横截面积为试样的原始横截面积。

〔3〕对于环形横截面试样〔圆管段试样〕，在其一端相互垂直的方向测量外直径和四处的壁厚，以平均外径和平均壁厚计算的横截面积为试样的原始横截面积。

1．4 称重方法测定原始横截面积具有名义上恒定横截面的试样，可以用称重方法测定其横截面积。

但这种方法测定的是平均横截面积，因此建议在报告中注明为称重方法测定。

试样长度测量准确度：W±0.5%试样质量测定准确试：W±0.5%试样的材料密度：至少取3位有效数字1．5 原始横截面积的计算值因为原始横截面积数值是中间数据，不是试验结果数据，所以，如果必须计算出原始横截面积的值时，其值至少保留4位有效数字。

实验三 拉伸法测量金属丝的模量一、实验目的1.掌握用拉伸法测量金属丝弹性模量的原理和方法。

2.学习光杠杆测量微小长度变化的原理和方法。

二、实验原理1.弹性模量在外力作用下，固体所发生的形状变化称为形变。

如果力较小时，一旦外力停止了作用，形变将随之消失，这种形变称为弹性形变。

如果外力足够大，当停止作用时，形变不能完全消失，留下剩余的形变称之为塑性形变。

当开始出现塑形形变时，表明材料达到了弹性限度。

针对连续，均匀，各向同性的材料做成的钢丝，设其长为L ，横截面积为S 。

沿长度方向施力F 后，钢丝绳伸长或缩短ΔL 。

单位长度的伸长量ΔL/L 称为线应变，单位横截面积所受的力F/S 称为正应力。

根据胡克定律，在金属丝弹性限度内正应力和线应变呈正比关系。

比例系数L L S F E //∆=LFL∆=2d 4π (1)称为弹性模量，旧城杨氏模量，他表征材料本身的弹性性质。

E 越大的材料，要使他发生一定的相对形变所需的单位横截面积上的作用力就越大。

实验表明，弹性模量E 与外力F ，物体的原长L 和横截面积S 的大小无关。

仅与材料的性质有关。

为测定弹性模量E 值，式中F,S,L 都可以用普通仪器及一般方法测出。

唯有ΔL 是一个微小的变化量。

很难用普通测长的仪器准确的量度。

本实验将采用光杠杆方法进行准确的测量。

2.光杠杆装置初始时，平面镜处于垂直状态。

标尺通过平面镜反射后，在望远镜中呈像。

则望远镜可以通过平面镜观察到标尺的像。

望远镜中十字线处在标尺上刻度为0x 。

当钢丝下降∆L 时，平面镜将转动θ角。

则望远镜中标尺的像也发生移动，十字线降落在标尺的刻度为i x 处。

由于平面镜转动θ角，进入望远镜的光线旋转2θ角。

从图中看出望远镜中标尺刻度的变化0n n n i -=∆。

因为θ角很小，由上图几何关系得：K L∆=≈θθtan Dn∆=≈θθ2tan 2则：n DKL ∆=∆2 （2）由（1）（2）得：nK d FDLE ∆=28π （3）三、实验器材弹性模量测定仪（包括：拉伸仪、光杠杆、望远镜、标尺），水平仪，钢卷尺（5M ），螺旋测微器（0.01mm ），游标卡尺（ΔX=0.05），台灯，砝码（1Kg ）若干 四、实验步骤1.调弹性模量测定仪底角螺钉，使钢丝位于平台圆孔中间且能上下自由移动。

用拉伸法测量钢丝杨氏模量的分析作者：李万琴来源：《科学教育导刊》2013年第04期【摘要】本文采用拉伸法及光杠杆原理对直径为0.02 厘米钢丝的杨氏模量进行了测量。

其中光杠杆法是一种利用光学放大方法测量微小长度（物体微小位移）的装置，它采用光学机制以光线来代替机械杠杆的长臂而实现间接放大测量，主要讨论了对影响测量结果的可能因素和用逐差法减少相应误差的方法。

测量结果为E =（2.41+0.10）×1011N/M2 .【关键词】杨氏模量拉伸法光杠杆逐差法引言杨氏模量又称弹性系数，是弹性材料的一种最重要、最具特征的力学性质，是衡量物体变形难易程度的量，用E表示。

定义为理想材料在小形变时应力与相应的应变之比。

E以单位面积上承受的力表示。

在比例极限内，应力与材料相应的应变之比。

根据不同的受力情况，分别有相应的拉伸弹性模量（杨氏模量）、剪切弹性模量（刚性模量）、体积弹性模量等。

它是一个材料常数，表征材料抵抗弹性变形的能力，其数值大小反映该材料弹性变形的难易程度，也就是说其数值大小是反映材料抵抗形变的能力，因此是生产，科研中选用合适材料的一个重要依据，所以研究物质的杨氏模量在实际生活中具有重要价值。

本论文主要讨论的是用拉伸法测定一种钢丝的杨氏模量，是对试样直接加力下的形变来测量试样的杨氏模量的。

在实验中，通过砝码的增减来改变对试样施加的拉力。

在增加和减去砝码的过程中，砝码数相同时对应的标尺读数往往是不一致的，在尽量消除和减小各方面的影响后，仍存在有规律的偏差.从原理上说，只要所加负载是一样的，测得的微小变化值应该是一致的，但是测量的结果却存在偏差。

本文就如何提高杨氏模量的测量精度，为什么会出现这种偏差进行了分析。

该实验原理直观、设备简单，测量方法、仪器调整、数据处理等方面都具有代表性。

1.测量原理杨氏模量原理对于一根长为L，横截面积为S的钢丝，在外力F的作用下伸长了△ L，则由胡克定律：应力α=FS 与应变β=△LL 成正比可得FS=E△ LL （11-1）式中E为杨氏模量。

拉伸法测量钢丝的弹性模量研究性报告第一作者：xx作者学号：xxxxxxxx作者班级：xxxxxxxx第二作者：xx作者学号：xxxxxxxx作者班级：xxxxxxxx 2012年11月目录一、实验原理 (3)1、弹性模量的定义 (3)2、光杠杆放大原理 (4)二、实验仪器 (5)三、实验步骤 (5)1、调整测量系统 (5)2、测量数据 (6)3、数据处理 (6)四、数据记录与处理 (6)1、计算钢丝弹性模量 (6)2、计算钢丝弹性模量的不确定度 (7)五、实验讨论 (8)1、误差分析 (8)2、改进意见 (9)3、其他方案设想 (10)4、实验感想 (11)六、总结 (11)七、参考资料 (11)摘要本文以“拉伸法测量钢丝的弹性模量”的实验为主要内容，依次介绍了实验的原理、仪器、步骤。

实验之后又进行了数据的处理与不确定度的计算，并对实验误差进行了定量的分析。

最后对实验进行讨论，总结了经验并提出了改进的意见。

关键词：弹性模量，拉伸法，光杠杆，误差一、实验原理1、弹性模量的定义一条各向同性的金属棒（丝），原长为L，截面积为A，在外力F作用下伸长δL。

当呈平衡状态时，如忽略金属棒本身的重力，则棒中任一截面上，内部的恢复力必与外力相等。

在弹性限度（更严格的说法是比例极限）内，按胡克定律应有应力（ζ= ）与应变（ε= ）成正比的关系，即E= = 。

E称为该金属的弹性模量（又称杨氏模量）。

实验证明：弹性模量E与外力F、物体的长度L以及截面积A的大小均无关，而只取决定于物体的材料本身的性质。

它是表征材料力学的一个物理量。

对于直径为D的圆柱形钢丝，在其下端悬以重物产生的拉力为F，则其弹性模量为：E = = =根据上式，测出等式右边各项，就可算出该金属的弹性模量。

式中的F、D、L三个量都可用一般的方法测得。

测量的难点是，在线弹性限度内，F=mg不可能很大，相应的δL是一个微小的变化量，用一般的工具不易测出。

故本实验采用光杠杆法进行间接测量。

基础物理实验研究性报告拉伸法测量钢丝弹性模量----利用左右调节调节光杠杆2015年12月一、摘要在本实验中我们需要使用光杠杆来测量钢丝受力拉伸时的伸长量，以此数据计算钢弹性模量。

然而在这个实验中光杠杆的调节是最重要的一环。

我们调节时候多注重光杠杆的上下调节而忽视了左右调节。

本文通过探讨光杠杆的左右调节来寻找一种快速调节光杠杆的方法。

二、实验原理1、一条各向同性的金属丝，原长为L，截面积为A，在外力F作用下伸长。

在平衡状态时，忽视金属丝重力，则丝中任意界面上，恢复力必与外力相等。

在弹性限度内，由胡克定律知应力与应变成正比，即。

E为该金属的弹性模量，其中E与外力F、金属丝长度L，金属丝截面积A均无关，取决于材料性质。

若金属丝为圆柱形，直径为D，金属丝上作用拉力为F，则,其中F，L，D可用一般方法测量。

测量难点：很小，不易测出。

2、开始时，标尺读数为r0，当后足下降，产生微小偏转角，此时读到的标尺示数为r2，放大后c i=r i-r0，则(1)，其中b为光杠杆前后足垂直距离。

由于经光杠杆反射光线方向不变，故平面镜旋转θ，入射到光杠杆的光线方向偏转，由于极小，也极小，故,故,所以，(2)。

联立(1)(2)三、实验仪器（钢丝、光杠杆、望远镜、标尺及拉力测量装置）——弹性模量测定仪、钢卷尺、游标卡尺、螺旋测微器。

四、主要步骤1、调整测量系统①首先使望远镜与光杠杆反射镜等高, 然后把望远镜光轴调节到和光杠杆镜面法线大致水平, 将眼睛从望远镜外沿着准星方向观测反射镜中是否有标尺的像, 若没有, 可以把望远镜镜筒上下转动去寻找标尺的像,当标尺的像出现在反射镜中,微调光杠杆镜面, 使人眼能看到标尺零刻度线位置。

当望远镜低于光杠杆水平轴线时, 可以微微向上转动望远镜的镜筒。

当望远镜镜筒高于光杠杆水平轴线时, 可以微微向下转动望远镜的镜筒。

以上调节过程中忽略了望远镜和标尺以及光杠杆平面镜三者应满足光的空间反射定律, 因此调节过程显得有时无头绪, 标尺的像有可能在望远镜视场左右以外, 上下转动望远镜和光杠杆镜面寻找不到标尺像。

钢丝拉伸试验方法一、引言钢丝拉伸试验是一种常用的材料力学试验方法，用于评估钢丝的力学性能。

通过该试验可以获取钢丝的拉伸强度、屈服强度、延伸率等力学性能参数，为钢丝的设计和使用提供重要参考依据。

本文将详细介绍钢丝拉伸试验的方法和步骤。

二、试验前准备1. 试验样品的准备：从待测试的钢丝中切割出一定长度的试样，通常为标准长度，以确保试验结果的可比性。

2. 试验设备的准备：准备好拉伸试验机、夹具、测量仪器等试验设备，并检查其是否正常工作。

三、试验步骤1. 安装试样：将试样夹入拉伸试验机的夹具中，并确保试样与夹具之间的接触牢固、无松动。

2. 调整试验参数：根据试样的尺寸和试验要求，设置拉伸试验机的参数，如加载速度、拉伸长度等。

3. 开始试验：启动拉伸试验机，使其按照设定的参数对试样进行拉伸。

试验过程中，拉伸试验机会记录试样的拉伸力和位移数据。

4. 记录数据：在试验过程中，实时记录试样的拉伸力和位移数据，并注意观察试样的变形情况。

5. 试验结束：当试样发生断裂后，停止拉伸试验机的运行，记录试样的拉伸强度等试验结果。

四、试验数据处理1. 拉伸强度：将试样断裂前的最大载荷除以试样的原始横截面积，即可得到试样的拉伸强度。

2. 屈服强度：根据试样拉伸过程中的应力-应变曲线，确定试样开始出现塑性变形的点，该点对应的应力即为试样的屈服强度。

3. 延伸率：将试样的断裂伸长度除以试样的原始长度，再乘以100%，即可得到试样的延伸率。

五、注意事项1. 试验过程中，应严格按照试验方法和步骤进行操作，确保试验结果的准确性和可靠性。

2. 在试验过程中，应注意观察试样的变形情况，及时记录试样的断裂形态。

3. 拉伸试验机的参数设置要合理，以保证试验过程的稳定性和可重复性。

六、总结钢丝拉伸试验是评估钢丝力学性能的重要方法，通过该试验可以获取钢丝的拉伸强度、屈服强度、延伸率等力学性能参数。

在进行拉伸试验时，需注意试验前的准备工作、试验步骤的操作规范、试验数据的记录和处理等方面的要点。

钢丝绳破断拉伸试验方法实验设备和材料：1.钢丝绳样品2.张紧装置3.弹簧测力传感器4.加压螺杆5.数码力测量仪6.夹具7.精确刻度尺8.计算机软件（可选）实验步骤：1.准备工作：-将弹簧测力传感器和数码力测量仪连接好，确保接线无误。

-将钢丝绳样品放入夹具中，确保夹紧力均匀。

-将夹具固定在张紧装置上，并校准夹具的位置。

-将张紧装置固定在加压螺杆上，并将加压螺杆装置固定在实验台上。

2.参数设置：-设定实验的拉伸速度，一般可以选择每分钟拉伸一定的长度。

-设定实验的采样频率，根据实验要求决定，一般建议每秒钟采样一次。

3.张紧钢丝绳：-调整加压螺杆，使张紧装置对钢丝绳施加一定的拉力。

-使用刻度尺在钢丝绳上测量初始长度，并记录下来。

4.开始拉伸：-启动数码力测量仪，开始拉伸实验。

-遵循预设的拉伸速度持续拉伸钢丝绳，直到断裂发生。

-实验过程中，记录下拉伸力，以及断裂点的位置。

5.数据处理：-将实验数据导入计算机软件中进行处理，可以得出钢丝绳的拉伸应力-应变关系曲线。

-根据拉伸应力-应变曲线，可以计算出钢丝绳的屈服强度、断裂强度等参数。

注意事项：1.在实验过程中要确保安全，避免过大的拉力引起意外伤害。

2.校准实验设备，在进行实验前要检查设备是否正常运作。

3.控制实验条件，如拉伸速度和采样频率，在实验中保持一致性。

4.实验结束后要对实验设备进行清理和维护，以保证设备的正常使用。

以上是一种常用的钢丝绳破断拉伸试验方法的步骤和注意事项。

实验过程中需要注意安全，严格遵守实验规程。

实验数据的准确性和可靠性对结果的分析和判断至关重要。

在进行钢丝绳破断拉伸试验时，可以根据实际需求进行相应的调整和改进。

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下面我将介绍一种简单的拉伸法测量钢丝杨氏模量的实验仪器和使用方法。

实验仪器。

1. 拉力试验机。

用于施加恒定的拉力并记录伸长量。

2. 钢丝样品。

标准化的钢丝样品，长度大于拉力试验机的有效行程。

3. 卡尺。

用于测量钢丝的直径。