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如何使用物理实验技术研究杨氏模量与弹性系数引言杨氏模量与弹性系数是常用于描述材料力学性质的重要参数。
通过物理实验技术，我们可以准确地测量杨氏模量与弹性系数，并对材料的弹性行为进行深入的研究。
本文将介绍一些常见的物理实验技术，并详细阐述如何使用这些技术来研究杨氏模量与弹性系数。
一、应变测量技术在研究杨氏模量与弹性系数时，测量应变是一个重要的步骤。
应变是描述物体在受力作用下形变的程度，它与力的大小和物体的几何形状有关。
常见的应变测量技术包括应变计、激光测量等。
1. 应变计应变计是一种用于测量材料应变的设备。
它可以精确地测量应变的变化，并将其转化为电信号输出。
常见的应变计包括电阻应变计和光弹性应变计。
电阻应变计利用电阻值随应变而发生变化的原理进行测量，而光弹性应变计则是利用光的折射率随应变而发生变化的原理进行测量。
2. 激光测量激光测量是一种利用激光束对物体进行非接触式测量的技术。
通过测量激光束在物体上的反射或折射情况，可以获得物体的形变信息，从而计算出应变。
激光测量具有高精度、高灵敏度的特点，广泛应用于各个领域的力学实验中。
二、拉伸实验技术拉伸实验是研究材料弹性行为的常见方法之一。
它通过施加拉力，使材料产生形变，并测量应变和应力，从而计算出材料的杨氏模量和弹性系数。
1. 弹性极限测定弹性极限是材料在力学上具有弹性的最大限度。
通过拉伸实验，可以确定材料的弹性极限。
在实验过程中，逐渐增加施加的拉力，直到材料的形变不再恢复，这时材料达到了弹性极限。
测量弹性极限可以帮助我们了解材料的强度和韧性等力学性质。
2. 应力-应变曲线的绘制应力-应变曲线是描述材料弹性行为的重要图示。
通过拉伸实验，可以获得一系列应力-应变数据，进而绘制出该曲线。
在拉伸过程中，随着施加的拉力增加，材料的应变也随之增加。
通过绘制应力-应变曲线，可以分析材料的刚性、变形能力以及弹性模量等力学性质。
三、压缩实验技术除了拉伸实验，压缩实验也是研究材料弹性行为的重要方法之一。
W-40%Cu合金应力-应变曲线的测定与描述
苏新艳;刘祖岩;李达人;王尔德
【期刊名称】《粉末冶金技术》
【年(卷),期】2009(27)2
【摘要】针对粉末熔渗烧结钨铜合金(W-40%Cu)进行了应力-应变关系曲线的试验测定,为W-40%Cu塑性加工提供基础数据;在试验基础上,应用线性插值处理方法,对实测的应力-应变曲线进行了合理扩充,为钨铜合金塑性变形过程的数值模拟提供了全面准确的数据,并且利用Originlab和Matlab软件,对应力-应变曲线进行了二维、三维及四维的描述。
【总页数】4页(P91-94)
【关键词】W-40%Cu合金;应力-应变;四维描述
【作者】苏新艳;刘祖岩;李达人;王尔德
【作者单位】哈尔滨工业大学材料科学与工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】TU452;S828.45
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物理实验技术中的材料弹性模量测量与分析方法引言：材料弹性模量是衡量材料力学性质的重要参数之一。
准确测量材料的弹性模量对于材料工程和科学研究具有重要意义。
本文将介绍物理实验技术中常用的材料弹性模量测量与分析方法。
一、绳振动法绳振动法是一种简单而常用的测量材料弹性模量的方法。
它基于弦线的简谐振动原理。
实验中，将被测材料制成一根细长的绳，并用两个夹子固定在实验装置上。
然后，通过施加外力使绳发生振动，观察振动的频率和振幅。
根据弦线的横波振动理论，可以通过调整外力大小和观测振动频率来计算材料的弹性模量。
二、悬臂梁弯曲法悬臂梁弯曲法是测量材料弹性模量的常用方法之一。
实验中，将被测材料加工成一根悬臂梁，并通过一端固定在实验装置上。
然后，施加力矩使悬臂梁发生弯曲，并测量悬臂梁的挠度和施加力矩大小。
根据悬臂梁的弯曲理论，可以通过挠度和力矩的关系来计算材料的弹性模量。
三、压缩法压缩法是一种常用的测量材料弹性模量的方法。
实验中，将被测材料放置在实验装置中，并施加一定的压缩力。
通过测量材料的应变和压缩力大小，可以计算材料的弹性模量。
压缩法适用于各种材料，但要求材料具有较好的可压缩性。
四、剪切法剪切法是一种特殊的测量材料弹性模量的方法。
实验中，将被测材料制成一块平面，并在其上施加一个剪切应力。
通过测量材料的剪切应变和剪切应力大小，可以计算材料的弹性模量。
剪切法适用于各种材料，特别适用于流体力学实验中。
五、共振频率法共振频率法是一种高精度测量材料弹性模量的方法。
实验中，将被测材料加工成一块薄膜，并固定在实验装置上。
然后，通过外部激励使薄膜共振，并测量共振的频率。
根据共振频率和材料的几何尺寸，可以计算材料的弹性模量。
共振频率法具有高度精确的测量结果，但其实验要求较高。
六、分子动力学模拟分子动力学模拟是一种基于计算机模拟的材料弹性模量测量方法。
利用分子动力学模拟软件，可以在计算机上模拟材料内部原子和分子的运动行为，并计算材料的弹性模量。
实验名称：材料弹性常数 E、μ的测定班级： 姓名： 学号： 同组者：一、实验目的测量金属材料的弹性模量E和泊松比μ；验证单向受力胡克定律；学习电测法的根本原理和电阻应变仪的根本操作。
二、实验仪器和设备1.微机控制电子万能试验机；2.电阻应变仪；3.游标卡尺。
三、试件中碳钢矩形截面试件，名义尺寸为bt=(166)mm；2材料的屈服极限s 360MPa。
四、实验原理和方法1、实验原理：材料在比例极限内服从虎克定律，在单向受力状态下，应力与应变成正比：E〔1〕上式中的比例系数E称为材料的弹性模量。
由以上关系，可以得到：P〔2〕EA材料在比例极限内，横向应变与纵向应变之比的绝对值为一常数：〔3〕上式中的常数称为材料的横向变形系数或泊松比。
本实验采用增量法，即逐级加载，分别测量在各相同载荷增量P作用下，产生的应变增量i 于是式〔2〕和式〔3〕分别写为：P〔4〕EiA0ii〔5〕ii根据每级载荷得到的 E i和i，求平均值：n EiE i1〔6〕nnii1〔7〕n以上即为实验所得材料的弹性模量和泊松比。
上式中n为加载级数。
2、实验方法〔1〕、电测法电测法根本原理：电测法是以电阻应变片为传感器， 通过测量应变片电阻的改变量来确定构件应变，并进一步利用胡克定律或广义胡克定律确定相应的应力的实验方法。
试验时，将应变片粘贴在构件外表需测应变的部位， 并使应变片的纵向沿需测应变的方向。
当构件该处沿应变片纵向发生正应变时，应变片也产生同样的变形。
这时，敏感栅的电阻由初始值R变为R+ R。
在一定范围内，敏感栅的电阻变化率R/R与正应变ε成正比，即：RR k上式中，比例常数k为应变片的灵敏系数。
故只要测出敏感栅的电阻变化率，即可确定相应的应变。
电阻应变仪测点桥的原理：电桥B、D端的输出电压为：UBDR1R4R2R3UR2)(R3R4)(R1当每一电阻分别改变R1, R2, R3,R4时，B、D端的输出电压变为：U(R1R1)(R4R4)(R2R2)(R3R3 )U(R1R1R2R2)(R3R3R4R4)略去高阶小量，上式可写为：U BD U R1R2 2(R1R2R3R4) (R1R2)R1R2R3R4在测试时，一般四个电阻的初始值相等，那么上式变为：UBD U(R1R2R3R4) 4R1R2R3R4得到：kUUBD(1234)4电阻应变仪的根本测量电路如果将应变仪的读数按应变标定，那么应变仪的读数为：4U BD(1234)kU〔2〕、加载方法——增量法与重复加载法增量法可以验证力与变形之间的线性关系，假设各级载荷增量P 相同，相应的应变增量也应大致相等，这就验证了虎克定律，如右图所示。
弹性模量的测量实验报告一、拉伸法测量弹性模量 1、实验目的(1) 学习用拉伸法测量弹性模量的方法; (2) 掌握螺旋测微计和读数显微镜的使用; (3) 学习用逐差法处理数据。
2、实验原理（1）、杨氏模量及其测量方法本实验讨论最简单的形变——拉伸形变,即棒状物体(或金属丝)仅受轴向外力作用而发生伸 长的形变(称拉伸形变)。
设有一长度为L ,截面积为S 的均匀金属丝,沿长度方向受一外力F 后金属 丝伸长δL 。
单位横截面积上的垂直作用力F /S 成为正应力,金属丝的相对伸长δL /L 称为线应变。
实 验结果指出,在弹性形变范围内,正应力与线应变成正比,即LL E S F δ= 这个规律称为胡克定律，其中LL SF E //δ=称为材料的弹性模量。
它表征材料本身的性质,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也越大，E 的单位为Pa(1Pa = 1N/m 2; 1GPa = 109Pa)。
本实验测量的是钢丝的弹性模量,如果测得钢丝的直径为D ,则可以进一步把E 写成:LD FLE δπ24=测量钢丝的弹性模量的方法是将钢丝悬挂于支架上,上端固定,下端加砝码对钢丝施力F ,测出钢丝相应的伸长量δL ,即可求出E 。
钢丝长度L 用钢尺测量,钢丝直径D 用螺旋测微计测量,力F 由砝 码的重力F = mg 求出。
实验的主要问题是测准δL 。
δL 一般很小,约10−1mm 数量级,在本实验中用 读数显微镜测量(也可利用光杠杆法或其他方法测量)。
为了使测量的δL 更准确些,采用测量多个δL 的 方法以减少测量的随机误差,即在钢丝下端每加一个砝码测一次伸长位置,逐个累加砝码,逐次记 录伸长位置。
通过数据处理求出δL 。
（2）、逐差法处理数据 如果用上述方法测量10 次得到相应的伸长位置y1,y2,...,y10,如何处理数据,算出钢丝的伸长量δL呢? 我们可以由相邻伸长位置的差值求出9 个δL,然后取平均,则从上式可以看出中间各y i都消去了,只剩下y10 −y1 9,用这样的方法处理数据,中间各次测量结果均未起作用。
如何进行弹性系数实验的测量与计算弹性系数是材料力学性质的重要指标，用于描述材料受力后的变形能力。
在工程实践中，准确测量和计算材料的弹性系数对于设计和预测结构的性能至关重要。
本文将介绍如何进行弹性系数实验的测量与计算的方法。
一、实验仪器与材料准备在进行弹性系数实验之前，我们需要准备以下仪器和材料：1. 弹性体样本：选择符合实验要求的弹性体材料，如金属、橡胶或塑料等。
2. 张力计：用于测量材料受力后的伸长量。
3. 简支梁：用于实验中的力的作用点。
4. 温度计：用于记录实验过程中的温度变化。
二、实验步骤1. 准备样本：根据实验要求，制备符合标准尺寸的弹性体样本。
2. 固定样本：将样本固定在简支梁上，确保样本在实验过程中不发生滑动或倾斜。
3. 测量初始长度：使用尺子或千分尺测量样本的初始长度，并记录下来。
4. 施加力：通过调整张力计，在弹性体样本上施加一定的拉力，并记录下受力值。
5. 测量伸长量：在施加力的作用下，使用张力计测量样本的伸长量，并记录下来。
6. 重复实验：根据实验要求，可进行多次实验，以提高实验数据的准确性与可靠性。
7. 测量温度变化：实验过程中需记录样本的温度变化，可使用温度计进行测量。
三、实验数据处理与计算1. 计算应力：根据施加的拉力及样本的截面积，计算样本所受的应力。
应力=施加拉力/样本截面积。
2. 计算变形应变：根据样本的初始长度和伸长量，计算样本的应变。
应变=伸长量/初始长度。
3. 绘制应力-应变曲线：将应力和应变的数值绘制成曲线图，以分析弹性体样本的力学行为。
4. 计算弹性模量：弹性模量是描述弹性体材料刚性的一个重要参数，可以通过应力-应变曲线的斜率来计算。
弹性模量=E=应力/应变。
5. 数据分析与验证：根据实验结果，分析弹性体材料的性能，并与已知的材料数据进行对比，验证实验的准确性。
四、实验注意事项1. 操作规范：在实验过程中，需严格按照实验操作规范，确保实验数据的准确性。
物理实验技术中的弹性特性测量与分析方法引言：弹性特性是物体在受力作用下发生变形后能恢复到原始形状和尺寸的能力。
在物理实验中，准确测量和分析材料的弹性特性是非常重要的，因为这些特性直接影响到材料的性能和应用。
本文将介绍一些常用的物理实验技术，用于测量和分析材料的弹性特性。
一、拉伸实验：拉伸实验是一种常见的实验技术，用于测量材料在受拉力作用下的弹性特性。
实验中，将待测材料固定在拉力机上，施加均匀的拉力，然后测量材料的变形。
通过改变应变量和拉力量，可以得出材料的弹性模量、屈服强度和断裂强度等指标。
拉伸实验广泛应用于工程材料、金属材料和高分子材料的研究与生产中。
二、压缩实验：压缩实验是测量材料在受压力作用下的弹性特性的一种实验方法。
压缩实验与拉伸实验类似，通过施加压力使材料发生压缩变形，然后测量材料的变形量和压力。
借助这些数据，可以计算材料的抗压强度、杨氏模量和材料的塑性变形能力等。
三、剪切实验：剪切实验用于测量材料在受剪切力作用下的弹性特性。
在剪切实验中，将待测材料切割成一个长方形样品，然后施加剪切力，使其发生剪切变形。
通过测量材料的应变量和应力量，可以确定材料的剪切模量、屈服剪切应力和断裂剪切应力等参数。
剪切实验通常应用于金属材料、建筑材料和纸张等领域。
四、超声波方法：超声波方法是一种非常灵敏和精确的测量弹性特性的技术。
通过发射和接收超声波脉冲，可以得到材料的声速、声阻抗和声衰减等信息。
这些参数与材料的弹性性质密切相关，可以用来评估材料的质量、缺陷和应力状态。
超声波方法广泛应用于医学、材料科学和工程学等领域。
五、纳米力学方法：纳米力学方法是近年来发展起来的一种测量和分析材料力学性能的技术。
该方法利用纳米级的力测量技术，可以对材料的弹性性质进行高精度的测量。
通过测量材料的力-位移曲线，可以得到纳米级的弹性模量、塑性变形和材料的脆性程度等信息。
纳米力学方法对于研究纳米材料和薄膜材料的弹性特性具有重要的应用价值。
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。
材料力学性能实验报告姓名：班级：学号: 成绩：实验名称实验一金属材料弹性模量（E）的测定实验目的学习和掌握材料弹性模量的测试原理和方法，理解材料弹性模量的物理本质和实际应用意义。
实验设备1)电子拉伸材料试验机一台，型号CSS—88100;2)位移传感器一个；3)游标卡尺一把；4）铝合金、铜合金、T8淬火和20#钢正火态试样各一根。
试样示意图图1 圆柱形拉伸标准试样示意图实验拉伸图T8淬火、20#钢正火态、铝合金和铜合金四种试样的实验拉伸图如图1、图2、图3和图4。
实验数据处理1.实验原始数据记录表1 T8淬火试样直径测量记录（单位:mm）左中右平均值9。
32 9。
32 9。
309.40 9.28 9。
329.339.40 9.30 9.32表2 20＃钢正火试样直径测量记录（单位：mm）左中右平均值9。
70 9。
70 9.709.70 9.72 9.729。
719。
72 9.70 9.72020/4/el elel F S F L F L L S d π∆∆∆==∆∆∆ F ∆：轴向力增量（N ）；0S ：试样平行长度部分的原始∆：轴向变形增量（mm ）；el L ：横向引伸计标距（根据实验数据和①式计算四种试样的弹性模量分别为：224(3.370 1.430)9.33(0.418el F L d π∆⨯-=∆⨯⨯＃正火态试样24(11.7189.71el F L d π∆⨯=∆⨯）铝合金试样249.80el F L d π∆⨯=∆⨯）铜合金试样249.71el F L d π∆⨯=∆⨯图6 图解法求弹性模量表5 弹性模量实验数据表编号 材料Pa(kN ） Pb （kN) La （mm ） Lb(mm ） ΔP(N ）ΔL(mm ) E(GPa ） 1 T8淬火 3.370 1.4300。
418 0.1331。
940 0。
285 4.98 2 20#正火 11。
718 5。
000 3.290 1。
