材料弹性及内耗测试技术

材料弹性常数Eμ的测定——电测法测定弹性模量E和泊松比μ材料的弹性常数是描述材料在受力作用下的变形性能的指标，常用的弹性常数有弹性模量E和泊松比μ。

弹性模量E是材料受力后单位应力引起的单位变形量，而泊松比μ是指材料沿一个方向的单位变形引起的另一个方向单位变形的比值。

在实际工程中，需要准确测定材料的弹性常数，以便设计和计算工程结构的变形和应力分布。

其中，弹性模量E的测定是相对简单和常用的，主要有拉伸试验、压缩试验和弯曲试验等方法。

而泊松比μ则需要通过更复杂的测试方法进行测定。

本文主要介绍电测法测定材料的弹性模量E和泊松比μ的原理和应用。

一、电测法测定弹性模量E电测法是通过测量材料受力后的电阻变化来间接计算材料的弹性模量。

根据导体的电阻与其长度、横截面积和电阻率之间的关系，当材料受到力作用后，其长度和横截面积都会发生变化，从而导致电阻发生变化。

由此可以利用电阻与长度和横截面积的关系，计算出材料的弹性模量。

电测法测定弹性模量E的步骤如下：1.制备测量样品：首先制备出符合测量要求的样品，通常为长条形状，并且长度和横截面积要容易测量。

2.安装测量装置：将样品安装在测量装置上，一般采用四点法或截面法进行测量。

在四点法中，两对电极分别用来传输电流和测量电压。

在截面法中，材料上有两组电极，用来传输电流和测量电压。

3.施加载荷：施加拉力或压力载荷到样品上，使其发生变形。

4.记录电阻变化：通过测量电阻的变化，可以得到材料受力后的长度变化。

5.计算弹性模量E：利用导线的电阻与线长、横截面积和电阻率的关系，结合样品的长度变化，可以计算出材料的弹性模量。

电测法测定弹性模量E的优点是测量简便、快速，对试样的要求相对较低，可以测量各种类型的材料。

但是该方法的准确性受到试样的尺寸和形状的限制，并且测量结果受到试样固定约束的影响。

二、电测法测定泊松比μ泊松比μ描述了材料在沿一个方向的拉伸或压缩应力下，垂直于该方向的单位变形的比值。

高温弹性模量及内耗测试系统简介一、JE-RT和JG-RT设备主要技术参数及样品要求（1）测量方法：自由共振（2）测量参数：杨氏模量(Young’s Modulus)和剪切模量（Shear’s Modulus）（3）样品条件：-材料：金属材料、工程陶瓷、功能陶瓷、非金属材料、玻璃材料、高分子复合材料等等。

-形状：规则长方体型薄片状-尺寸：长: 50-200mm(一般为60mm) 宽: 8-15mm(一般为10mm) 厚:1-5mm（一般为1.5mm)（4）环境条件：室温（5）驱动方式：Electrostatic drive（6）频率范围：600Hz-20,000Hz主要用途：共振法测量材料的杨氏模量和剪切模量。

二、EG-UHT设备主要技术指标及样品要求（1）测量方法：自由衰减（2）测量频率：10Hz~100Hz（通常）（3）内耗范围：0.0005-以上（4）频率分辨率：0.01Hz（大约0.01%-0.1%）（5）弹性模量计算：基于材料尺寸，形状和均匀性（6）工作温度：室温（RT)至1470K（7）气氛：真空或惰性气体环境（Ar)（8）样品：-材料：金属材料、工程陶瓷、功能陶瓷、非金属材料、玻璃材料、高分子复合材料等等-形状：规则长方体型薄片状-尺寸：长：50-60mm，宽：5-10mm，厚：1-2mm主要用途：在自由衰减模式下，进行试样的内耗和模量的测量。

内耗～温度曲线，模量～温度曲线；内耗～时间曲线，模量～时间曲线。

用于高温弹性模量测定及研究；金属材料中游离碳、氮、氧和氢含量的分析；固体材料中由各种缺陷引起的弛豫型内耗峰机制研究；各种相变内耗峰的研究。

三、JE-LT设备主要技术指标及样品要求（1）测量方法：自由衰减（2）测量频率：600Hz~20000Hz（通常）（3）内耗范围：0.0005-以上（4）频率分辨率：0.01Hz（大约0.01%-0.1%）（5）弹性模量计算：基于材料尺寸，形状和均匀性（6）工作温度：室温（RT）~100K~室温（RT）（7）冷却系统：液氮（8）样品：-材料：金属材料、工程陶瓷、功能陶瓷、非金属材料、玻璃材料、高分子复合材料等等-形状：规则长方体薄片状-尺寸：长：50-60mm，宽：5-10mm，厚：1-2mm主要用途：测量内耗～温度曲线，模量～温度曲线。

物理实验技术中的材料粘弹性能测试方法与实验技巧材料的粘弹性能是指在外力作用下，材料表现出固体与液体特性的能力。

粘弹性能测试在材料科学和工程中起着重要的作用，可以用来评估材料的性能和工程应用的可行性。

本文将介绍几种常见的材料粘弹性能测试方法和实验技巧。

1. 压缩试验压缩试验是一种常见的测试方法，用于评估材料的弹性和塑性行为。

在压缩试验中，应用一个固定的力或者应变来压缩材料，并测量材料的应力应变曲线。

通过分析曲线的形状和斜率变化，可以获得材料的弹性模量、塑性变形行为等信息。

在进行压缩试验时，需要注意以下实验技巧：-选择合适的加载速率，避免快速加载导致冲击载荷；-为了保持测试样品的均匀负载，在样品底部和顶部的接触面上使用均匀分布的载荷；-尽量避免应力集中，选择合适的样品尺寸和夹具设计。

2. 拉伸试验拉伸试验是另一种常见的测试方法，用于评估材料的拉伸特性和断裂强度。

在拉伸试验中，应用一个拉伸载荷来拉伸材料，并测量材料的形变和载荷。

通过分析载荷-形变曲线和断口形貌，可以获得材料的弹性模量、屈服强度、断裂韧性等信息。

在进行拉伸试验时，需要注意以下实验技巧：-选择合适的加载速率，避免快速加载导致冲击载荷；-为了保持测试样品的均匀负载，在样品夹具上应用适当的夹持力；-避免试样端部的应力集中，选择合适的样品形状和夹具设计。

3. 动态力学分析动态力学分析是一种用于评估材料粘弹性能的高级测试方法。

它结合了压缩和拉伸等多种加载方式，并通过施加不同频率和振幅的加载，来研究材料对时间和频率的响应。

在进行动态力学分析时，需要注意以下实验技巧：-选择合适的加载模式和频率范围，以充分了解材料在不同应力条件下的行为；-保持恒定的试验环境温度和湿度，以消除环境因素对测试结果的影响；-根据材料的特性和研究目的，选择合适的测试设备和传感器。

总结起来，材料粘弹性能测试是一个复杂而细致的过程，需要合适的实验方法和技巧来保证测试结果的准确性和可靠性。

第1篇一、实验目的1. 熟悉弹性参数测定的基本原理和方法；2. 掌握测定材料的弹性模量、泊松比等弹性参数的实验步骤；3. 培养实验操作技能和数据分析能力。

二、实验原理弹性参数是描述材料在受力后发生形变与应力之间关系的物理量。

本实验采用拉伸试验方法测定材料的弹性模量和泊松比。

1. 弹性模量（E）：在弹性范围内，应力（σ）与应变成正比，比值称为材料的弹性模量。

其计算公式为：E = σ / ε其中，σ为应力，ε为应变成分。

2. 泊松比（μ）：在弹性范围内，横向应变（εt）与纵向应变（εl）之比称为泊松比。

其计算公式为：μ = εt / εl三、实验仪器与材料1. 仪器：材料试验机、游标卡尺、引伸计、应变仪、万能试验机、数据采集器等；2. 材料：低碳钢拉伸试件、标准试样、引伸计、应变仪等。

四、实验步骤1. 准备工作：将试样安装到材料试验机上，调整好试验机夹具，检查实验设备是否正常；2. 预拉伸：对试样进行预拉伸，以消除试样在安装过程中产生的残余应力；3. 拉伸试验：按照规定的拉伸速率对试样进行拉伸，记录拉伸过程中的应力、应变等数据；4. 数据处理：根据实验数据，计算弹性模量和泊松比；5. 结果分析：对比实验结果与理论值，分析误差产生的原因。

五、实验结果与分析1. 弹性模量（E）的计算结果：E1 = 2.05×105 MPaE2 = 2.00×105 MPaE3 = 2.03×105 MPa平均弹性模量E = (E1 + E2 + E3) / 3 = 2.01×105 MPa2. 泊松比（μ）的计算结果：μ1 = 0.296μ2 = 0.293μ3 = 0.295平均泊松比μ = (μ1 +μ2 + μ3) / 3 = 0.2943. 结果分析：实验结果与理论值较为接近，说明本实验方法能够有效测定材料的弹性参数。

实验过程中，由于试样安装、试验机夹具等因素的影响，导致实验结果存在一定的误差。

第七章 材料弹性变形与内耗固体材料在受外力作用时，首先会产生弹性变形，外力去除后，变形消失而恢复原状，因此，弹性变形有可逆性的特点。

材料的弹性变形是人们选择和使用材料的依据之一，近代航空、航天、无线电及精密仪器仪表工业对材料的弹性有更高要求，不仅要有高的弹性模量，而且还要恒定。

另一方面，材料的弹性模量是组织不敏感参量，准确测定材料的弹性模量，对于研究材料原子的相互作用和相变等都具有工程和理论意义。

实际上，绝大多数固体材料很难表现出理想的弹性行为，或是材料在交变应力作用下，在弹性范围内还存在非弹性行为，并因此产生内耗。

内耗代表材料对振动的阻尼能力，作为重要的物理性能，工程上有些零件要求材料要有高的内耗以消振，如机床床身、涡轮叶片等，而有些零件则要求材料有低的内耗，以降低阻尼，如弹簧、游丝、乐器等。

另一方面，内耗是结构敏感性能，故可用于研究材料的内部结构、溶质原子的浓度以及位错与溶质原子的交互作用等材料的微观结构问题，是一种很有效的物理性能分析方法。

第一节 材料弹性变形一．弹性模量及弹性变形本质在弹性范围内，物体受力的作用要产生应变，其应力和应变之间的关系符合胡克定律σ=E ε， τ=G γ，p=K θ （7-1）式中，σ、τ和p 分别为正应力、切应力和体积压缩应力；ε、γ和θ 分别为线应变、切应变和体积应变；比例系数E 、G 和K 分别为正弹性模量（杨氏模量）、切变模量和体积模量。

它们均表示材料弹性变形的难易程度，即引起单位变形所需要的应力大小。

在各向同性的材料中，它们之间的关系是G =)1(2μ+E （7-2） K = )21(3μ-E (7-3) 式中，μ为泊松比，即当材料受到拉伸或压缩时，横向应变与纵向应变之比。

可以证明，如果材料在形变时体积不变，则泊松比为0.5。

大多数材料在拉伸时有体积变化（膨胀），泊松比为0.2～0.5。

对于多数金属的μ值约在0.25~0.35之间，G/E 的实验值大约是3/8。

弹性内耗的概念弹性内耗是指材料在受力作用下发生形变时产生的能量损耗，即能量被转化为热能。

这种能量损耗导致材料的弹性形变不完全恢复，在材料受力解除后，形变的一部分仍然保留，称为残余形变。

弹性内耗是材料的本质性质，与材料的结构和组成有关。

弹性内耗可以分为两种类型：透明性内耗和黏弹性内耗。

透明性内耗是指材料在往复变形中，能量被耗散。

这种内耗主要与材料晶粒边界的滑动和材料分子之间的摩擦有关，通常在固体中较为显著。

黏弹性内耗是指材料在受力过程中，由于分子链的摩擦和能量转化，发生形变损耗。

这种内耗主要发生在聚合物等高分子材料中，如橡胶、塑料等。

弹性内耗对材料的性能和行为有着重要的影响。

首先，弹性内耗可以消耗和分散应力集中，从而提高材料的抗冲击和抗振动性能。

例如，高分子材料通常具有较高的弹性内耗，使得其能够吸收和分散应力，从而提高材料的韧性。

其次，弹性内耗可以改变材料的刚度和强度。

材料在受力过程中，由于能量被耗散，形变能无法完全恢复，导致材料的刚度和强度降低。

这使得材料更容易被加工和形变，提高了材料的可塑性。

最后，弹性内耗也会导致材料的热量产生，影响材料的热传导性能。

弹性内耗的大小和材料的内部结构和组织密切相关。

晶体材料中，晶界的滑动、位错的运动和扩散等都会引起弹性内耗。

在金属中，晶界滑移是主要的内耗机制之一。

在非晶体中，由于材料的非晶性和不规则排列，分子之间的摩擦和阻力较大，导致较高的内耗。

聚合物材料中，分子链的摩擦和交叉连接是主要的内耗机制。

弹性内耗的大小通常通过相关的耗散因子来描述，即材料的损耗角正切。

损耗角正切是材料内耗功和势能的比值，它与材料的本构关系密切相关。

损耗角正切越大，表明材料的内耗越显著，其性能会受到更大的影响。

为了测量和评估材料的内耗性能，通常使用动态力学测试方法，如振动试验和动态拉伸试验。

这些测试方法可以通过施加正弦振动或动态拉伸载荷，测量应力和应变，在不同频率和温度条件下获得弹性内耗。

材料性能测试技术详解材料的性能是衡量其可靠性和应用范围的重要因素之一。

在工程领域中，对材料的性能要求越来越高，因此开发出一系列科学的测试技术以评估和量化材料的性能就显得尤为重要。

本文将从不同角度详解材料性能测试技术。

一、力学性能测试力学性能是评估材料强度、刚度、韧性和耐磨性等关键指标的重要依据。

常见的力学性能测试方法包括拉伸试验、冲击试验、压缩试验和硬度测试等。

拉伸试验是一种通过对材料施加拉力来测定其抗拉强度、屈服强度和延伸率的方法。

这项测试通常使用拉伸试验机进行。

在测试过程中，加荷到材料上的拉力逐渐增大，直到材料发生断裂。

通过测试中的载荷-位移曲线可以计算出各种参数指标。

冲击试验则是测定材料在受到冲击载荷时的抗冲击性能。

它可以模拟出实际使用过程中的冲击作用，用来评估材料的耐用性和抗冲击性。

冲击试验中，一种常见的测试方法是冲击弯曲试验，利用冲击银子和冲击钳对材料进行冲击。

压缩试验主要用于评估材料在受到压缩时的抗压强度和变形能力。

通过施加压力，测定材料在压缩过程中的载荷-位移曲线，并得出相关参数，从而评估材料的表现。

硬度测试则用于测定材料对外界压力的抵抗能力，即其抗硬性。

常见的硬度测试包括布氏硬度试验、洛氏硬度试验等。

这些测试方法通过压入材料表面的金属球或锥形体，测定压印尺寸，从而计算出硬度值。

二、热学性能测试热学性能测试用于评估材料的热传导性能、热膨胀性、导热性和导电性等。

常见的热学性能测试方法包括热膨胀试验、热传导率测试和热阻测试。

热膨胀试验用于测定材料在温度变化下的热膨胀性。

该测试方法通过在不同温度下测量材料的长度变化或体积变化，从而计算出热膨胀系数。

热传导率测试用于测定材料的热传导性能，即材料传热的能力。

该测试方法通常使用热板法或热流仪进行，通过测量材料内部的温度梯度和传热率来计算热传导系数。

热阻测试则用于评估材料对热流的阻力。

常见的测试方法包括平板热阻测试、界面热阻测试等。

通过测量不同材料层之间的温度差和导热率，可以得出材料的热阻。

材料弹性及内耗测试技术引言：一、弹性模量测试技术弹性模量是材料在受力时能够恢复原状的能力，是材料的重要力学性质之一、常见的弹性模量测试方法有静态拉伸试验、压缩试验、剪切试验等。

1.1静态拉伸试验：静态拉伸试验是将材料样本拉伸到一定的长度，通过测量应力和应变之间的关系来计算弹性模量。

测试时需要使用应变计和力传感器，将样本固定在拉伸机上，根据斯托克斯定律计算应变。

1.2压缩试验：压缩试验是将材料样本压缩到一定程度，通过测量应力和应变之间的关系来计算弹性模量。

测试时需要使用应变计和力传感器，将样本固定在压缩机上，根据斯托克斯定律计算应变。

1.3剪切试验：剪切试验是将材料样本剪切到一定程度，通过测量应力和应变之间的关系来计算剪切模量。

测试时需要使用应变计和力传感器，将样本固定在剪切机上，根据斯托克斯定律计算应变。

内耗是材料在振动中损失的能量，是材料内部分子、原子间运动摩擦造成的。

常见的内耗测试方法有振动试验、动态力学分析(DMA)等。

2.1振动试验：振动试验是通过在不同频率下施加加速度来引起材料内部的振动，通过测量振幅和频率之间的关系来计算内耗。

测试时需要使用振动试验机，将样本固定在试验台上，通过改变振幅和频率来观察材料的内耗行为。

2.2动态力学分析(DMA)：DMA是一种通过施加不同振动频率和振幅的载荷来测量材料的动态力学性能的方法。

通过测量材料在不同频率下的应力和应变之间的关系，可以计算出材料的内耗。

三、材料弹性及内耗测试在材料研究和应用中的意义3.1材料研究：弹性模量和内耗是材料性能的重要指标，通过测试这些指标可以评估材料的力学性能、疲劳寿命和耐用性等。

对材料研究者来说，了解材料的弹性行为和内耗特性对于优化材料配方、改进加工工艺以及研究材料的疲劳和损伤行为具有重要意义。

3.2应用领域：材料的弹性模量和内耗对于材料在工程应用中的稳定性和耐用性至关重要。

在材料行业中，弹性模量和内耗测试常常用于材料质量控制，以确保材料在使用过程中不会发生损坏或失效。