钨渗铜材料力学弹性性质的实验测量与物理模型计算

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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1.混凝土应力-应变曲线的发展机理及数学描述 [J], 章露露;许顺德;张帅;茅铁军
2.应用内应变测量技术测定混凝土应力—应变曲线的研究 [J], 陈绍炳;蒋家奋
3.挤压膨化大米应力-应变曲线的分形描述 [J], 孟阳;马小愚
4.30CrMnSiNi2A材料瞬态应力应变曲线的数学描述 [J], 徐晓飞
5.AZ31镁合金应力-应变关系的测定与四维描述 [J], 刘祖岩;刘刚;梁书锦
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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。

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。

W90钨铜弹性强度塑性W90钨铜钨铜合金是钨和铜组成的合金。

常用合金的含铜量为10%～50%。

合金用粉末冶金方法制取，具有很好的导电导热性，较好的高温强度和一定的塑性。

在很高的温度下，如3000℃以上，合金中的铜被液化蒸发，大量吸收热量，降低材料表面温度。

所以这类材料也称为金属发汗材料。

钨铜复合材料是以钨、铜元素为主组成的一种两相结构假合金，是金属基复合材料.由于金属铜和钨物性差异较大，因此不能采用熔铸法进行生产，一般采用粉末合金技术进行生产。

钨铜合金有较广泛的用途，其中一大部分应用于航天、航空、电子、电力、冶金、机械、体育器材等行业。

其次也要用来制造抗电弧烧蚀的高压电器开关的触头和火箭喷管喉衬、尾舵等高温构件，也用作电加工的电极、高温模具以及其他要求导电导热性能和高温使用的场合。

钨铜复合材料化学成分与物理机械性能:牌号化学成分（重量%）密度硬度电阻率导电度抗弯强度Cu杂质总和≤Wg/cm3≥布氏HB Kgf/mm2≥μΩ.cm≤%≥MPa≥W50/Cu5 0 50±2.0.5余量11.85 115 3.2 54 --W55/Cu4 5 45±2.0.5余量12.30 125 3.5 49 --W60/Cu4 0 40±2.0.5余量12.75 140 3.7 47 --W65/Cu3350.5 余13.30 155 3.9 44 --5 ±2.量W70/Cu3 0 30±2.0.5余量13.80 175 4.1 42 790W75/Cu2 5 25±2.0.5余量14.50 195 4.5 38 885W80/Cu2 0 20±2.0.5余量15.15 220 5.0 34 980W85/Cu1 5 15±2.0.5余量15.90 240 5.7 30 1080W90/Cu1 0 10±2.0.5余量16.75 260 6.5 27 116。

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。

弹性体力学性质的测量与分析引言：弹性体力学是研究物质在外力作用下形变和应变关系的学科，其性质的测量和分析对于材料工程、物理学和工程力学等领域具有重要意义。

本文将就弹性体力学性质的测量与分析进行探讨，介绍其中的测量方法和分析原理，以及相关的应用。

一、测量方法1. 应力测量弹性体在受到外力作用时产生应力，常用的应力测量方法有四种：拉力计法、摄像法、电阻应变计法和光纤光栅传感器法。

拉力计法通过使用弹簧片或绞线来测量弹性体中的应力，根据针对不同形状和材料的弹性体，选择合适的拉力计进行测量。

摄像法则通过使用高速摄像机记录变形物体的变形过程，结合图像处理技术进行形变分析，从而获得应力信息。

电阻应变计法利用电阻应变计的应变-电阻特性，通过测量电阻的变化，间接获得弹性体中的应力信息。

光纤光栅传感器法则利用光纤光栅传感器测量应变的变化，通过对应变与应力的关系进行计算，获得弹性体的应力信息。

2. 应变测量弹性体在受力作用下产生应变，常用的应变测量方法有光栅应变仪法、电阻式应变计法和压阻式应变计法。

光栅应变仪法通过测量光栅的移动来获得材料的形变信息，通过光栅的延伸与收缩，可以计算出弹性体的应变。

电阻式应变计法则利用电阻应变计的应变-电阻特性，测量电阻的变化，从而获得弹性体中应变信息。

压阻式应变计法则通过将应力变换为电阻值的变化，进而得到弹性体中的应变信息。

二、分析原理1. 弹性体的应力-应变关系弹性体的应力-应变关系是研究材料弹性性质的重要参考。

在弹性体中，应力与应变之间存在线性关系，遵循胡克定律。

胡克定律表明，应力正比于应变，即σ = Eε，其中σ表示应力，E表示弹性模量，ε表示应变。

2. 弹性体的弹性模量测量弹性模量是衡量材料抵抗外力使其形变的能力的指标。

常见的弹性模量包括杨氏模量、剪切模量和泊松比等。

杨氏模量测量通常采用纳米压痕仪等仪器，通过对材料压痕的深度和形状变化进行测量，结合相应的力学模型，计算出杨氏模量值。

物理实验技术的材料力学测试方法材料力学是物理学的一个重要分支领域，研究材料在受力及变形过程中的力学特性。

而为了深入了解材料的力学性质，需要借助物理实验技术中的测试方法。

本文将介绍一些主要的材料力学测试方法，包括拉伸试验、硬度测试、冲击试验和疲劳试验。

拉伸试验是最基础也是最常用的材料力学测试方法之一。

它主要用于确定材料的强度、弹性模量等参数。

拉伸试验过程中，材料被锚定在一端，受到拉力作用，另一端则固定不动。

在施加的拉力下，材料会发生弹性变形和塑性变形，并在达到一定程度时发生断裂。

通过测量拉伸前后材料的形变以及施加的应力和应变关系，可以得到材料的强度和延展性。

硬度测试是另一种常见的材料力学测试方法。

硬度是材料抵抗外界压力的能力，常用于评估材料的耐磨性和耐冲击性。

常见的硬度测试方法包括布氏硬度测试、洛氏硬度测试和维氏硬度测试。

布氏硬度测试使用钢质球或钻石金刚石锥头对材料进行压力测试，然后通过改变压痕的直径来确定硬度。

洛氏硬度测试则使用不同形状的钢质锥头进行测试，通过测量压痕的深度来评估硬度。

而维氏硬度测试使用金刚石金字塔形锥头，通过测量压痕的对角线长度来确定硬度。

冲击试验则是评估材料在受到突然冲击或挤压作用时的抵抗能力。

这种测试方法主要用于评估材料的韧性和抗冲击性能。

常见的冲击试验方法包括冲击韧性试验和冲击强度试验。

冲击韧性试验使用冲击试样机，通过在试样上施加冲击载荷以模拟实际工作条件中可能出现的冲击情况。

通过观察试样断裂的程度和所受的冲击载荷来评估材料的冲击韧性。

而冲击强度试验则是通过将冲击载荷施加在规定形状的样品上，并测量其强度来评估材料的耐冲击能力。

疲劳试验是评估材料在连续循环加载下的耐久性能。

在实际工程中，材料会受到循环载荷的作用，例如桥梁的重复负荷、汽车发动机的循环加载等。

疲劳试验通过在材料上施加循环载荷，并在每次循环后观察材料的变形和损伤情况，来评估材料的疲劳极限。

该测试方法可以帮助工程师选择合适的材料，以确保结构在长期使用中不会发生疲劳断裂。