实验3--测弹性常数
用超声波测量固体弹性常数的测量
超声波测量固体弹性常数的测量一、实验目的1． 理解超声波声速与固体弹性常数的关系；2． 掌握超声波声速测量的方法；3． 了解声速测量在超声波应用中的重要性。
二、实验原理在各向同性的固体材料中，根据应力和应变满足的虎克定律, 可以求得超声波传播的特征方程：222221t c ∂Φ∂=Φ∇ （2.1）其中Φ为势函数，c 为超声波传播速度。
当介质中质点振动方向与超声波的传播方向一致时,称为纵波；当介质中质点的振动方向与超声波的传播方向相垂直时，称为横波。
在气体介质中，声波只是纵波。
在固体介质内部, 超声波可以按纵波或横波两种波型传播。
无论是材料中的纵波还是横波, 其速度可表示为：t d c = (2.2)其中, d 为 声波传播距离, t 为声波传播时间。
对于同一种材料, 其纵波波速和横波波速的大小一般不一样，但是它们都由弹性介质的密度、杨氏模量和泊松比等弹性参数决定, 即影响这些物理常数的因素都对声速有影响。
相反, 利用测量超声波速度的方法可以测量材料有关的弹性常数。
固体在外力作用下，其长度沿力的方向产生变形。
变形时的应力与应变之比就定义为杨氏模量，一般用E 表示。
（在本书杨氏模量测量的实验中有介绍）固体在应力作用下。
沿纵向有一正应变（伸长），沿横向就将有一个负应变（缩短），横向应变与纵向应变之比被定义为泊松比，记做σ，它也是表示材料弹性性质的一个物理量。
在各向同性固体介质中，各种波型的超声波声速为：纵波声速： )21)(1()1(σσρσ-+-=E C L (2.3) 横波声速： )1(2σρ+=E C S (2.4) 其中E 为杨氏模量，σ为泊松系数，ρ为材料密度。
相应地，通过测量介质的纵波声速和横波声速，利用以上公式可以计算介质的弹性常数。
计算公式如下：杨氏模量： 1)43(222--=T T c E S ρ (2.5)泊松系数： )1(2222--=T T σ (2.6) 其中：SL c c T =，L c 为介质中纵波声速，S c 为介质中横波声速，ρ为介质的密度。
材料弹性常数的测定
(一)、材料弹性常数的测定对于均匀的各向同性的材料而言，弹性模量E和泊松比μ完全就可以确定材料的弹性性质。
它们均由试验决定。
对于这两个参数，可以使用电测法和机械式量测两种方法。
1、电测法测定相似材料的E和μ所谓电测就是在试件上贴一定数量的应变片，用静态电阻应变仪得到的数据来计算试块的横向和纵向变形，再结合压力机上的压力值推导出相似材料的E和μ。
试件一般为高100mm、直径50mm的圆柱体，也可用50mm X 50mmX 100mm 的棱柱体，我们试验中所用的是圆柱体。
为了防止荷载偏心对量测结果的影响，应变片应对称纵向贴在试件的两侧，H/2处((H为试件高度)，然后取其平均值进行计算。
进行单轴压缩实验时，最大荷载不超过破坏荷载的1/3一1/2，但通常还是要作到破坏。
分8一10级加载，用静态电阻应变仪量测每级荷载下相应的应变值，最后将记录的△σ和△ε标在坐标纸上，绘出。
σ一ε曲线，这样就很容易求出材料的弹性模量E 了。
泊松比μ可以和弹性模量E同时测试，只是贴片的方向与荷载方向垂直。
量测刀时应注意两点:(1)尽量将测μ的横向片和测E的纵向片分别贴在试块的不同部位(但必须贴在试块的H/2处)，以避免应变片横向效应的影响。
(2)由于横向变形较小，μ值不易测准，需特别注意。
根据我们用电测法对试块进行多次试验，效果不很理想。
主要表现在我们的试件是圆柱体，在圆柱体的曲面贴应变片，应变片与曲面的粘结效果不很理想，使实验的结果误差很大，可能用棱柱体试验效果会好一些。
2、用机械式量测法测弹性模量E对于低弹性模量的材料，由于刚化效应的影响，不宜用电阻应变仪进行量测。
这时可用百分表、千分表或位移传感器量(与应变规相连，应变规夹在试件上)测试件的轴向压缩量△H，然后利用下式:来计算材料的E值。
由于这种量测法可能将垫块和试件的非密切接触产生的空隙包括在内，所以测得的变形量可能偏大，而使E值偏小。
因此，要特别注意试件端部的平整性。
实验如何测量弹性系数和材料变形
实验如何测量弹性系数和材料变形弹性系数是描述材料对外界应力作用下产生的应变的能力。
材料变形是指材料在受到外力作用时，其形状和尺寸发生改变的过程。
测量材料的弹性系数和变形特性是材料力学性能研究的关键，它们对于工程设计和材料选择具有重要意义。
本文将介绍如何通过实验来测量材料的弹性系数和变形情况。
一、测量弹性系数弹性系数通常包括杨氏模量、剪切模量和泊松比等。
下面将分别介绍如何通过实验来测量这些弹性系数。
1. 杨氏模量的测量杨氏模量是描述材料在受拉或受压时产生应变的能力。
常用的测量方法有拉伸实验和弯曲实验。
拉伸实验：将材料样品置于拉伸试验机上，施加拉力使其发生拉伸变形。
根据拉力和产生的变形计算出应力和应变，通过绘制应力-应变曲线可以得到杨氏模量的值。
弯曲实验：将材料样品固定在两个支座上，在中间施加力矩使其产生弯曲。
通过测量样品的弯曲量和力矩的大小，结合理论公式计算出杨氏模量的值。
2. 剪切模量的测量剪切模量是描述材料在受剪切力作用下产生变形的能力。
常用的测量方法是剪切实验。
剪切实验：将材料样品固定在剪切试验机上，施加剪切力使其发生剪切变形。
根据应力和应变的关系计算出剪切模量的值。
3. 泊松比的测量泊松比是描述材料在线性弹性变形过程中，横向收缩应变和纵向伸长应变之间的比值。
常用的测量方法是动态应变测量法。
动态应变测量法：通过施加振动加载，测量材料样品在不同方向上的应变值，结合测量得到的应力值，可以计算出泊松比。
二、测量材料变形材料变形通常包括弹性变形和塑性变形。
下面将介绍如何通过实验来测量材料的变形情况。
1. 弹性变形的测量弹性变形是指材料在受力后可以恢复原状的变形。
测量弹性变形的常用实验方法是回弹实验。
回弹实验：在材料样品上施加一定的应力后，移除应力并观察其回弹变形。
通过测量回弹的变形量，可以得出材料的弹性变形程度。
2. 塑性变形的测量塑性变形是指材料在受力后无法完全恢复原状的变形。
测量塑性变形的常用实验方法是压缩实验和拉伸实验。
弹性参数测定实验报告(3篇)
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。
弹性模量的测量实验报告
弹性模量的测量实验报告一、实验目的1、掌握测量弹性模量的基本原理和方法。
2、学会使用相关实验仪器，如拉伸试验机等。
3、加深对材料力学性能的理解，培养实验操作能力和数据处理能力。
二、实验原理弹性模量是描述材料在弹性变形阶段应力与应变关系的比例常数，通常用 E 表示。
对于一根长度为 L、横截面积为 S 的均匀直杆，在受到轴向拉力 F 作用时，其伸长量为ΔL。
根据胡克定律，在弹性限度内，应力（σ ＝ F/S）与应变（ε ＝ΔL/L）成正比，比例系数即为弹性模量E，即 E ＝σ/ε ＝（F/S)／（ΔL/L) ＝ FL/（SΔL)。
在本实验中，通过测量施加的拉力 F、试件的初始长度 L、横截面积 S 和伸长量ΔL，即可计算出弹性模量 E。
三、实验仪器1、拉伸试验机：用于施加拉力并测量力的大小。
2、游标卡尺：测量试件的直径，以计算横截面积。
3、钢尺：测量试件的长度。
四、实验材料选用圆柱形的金属试件，如钢材。
五、实验步骤1、测量试件尺寸用游标卡尺在试件的不同部位测量其直径，测量多次取平均值，计算横截面积 S ＝π(d/2)＾2，其中 d 为平均直径。
用钢尺测量试件的初始长度 L。
2、安装试件将试件安装在拉伸试验机的夹头上，确保试件与夹头同轴，且夹持牢固。
3、加载测量缓慢启动拉伸试验机，逐渐施加拉力 F，记录下不同拉力下试件的伸长量ΔL。
加载过程应均匀缓慢，避免冲击。
4、数据记录记录每次施加的拉力 F 和对应的伸长量ΔL，至少测量 5 组数据。
5、实验结束实验完成后，缓慢卸载拉力，取下试件。
六、实验数据处理1、计算应变根据测量得到的伸长量ΔL 和初始长度 L，计算应变ε ＝ΔL/L 。
2、计算应力由施加的拉力 F 和横截面积 S，计算应力σ ＝ F/S 。
3、绘制应力应变曲线以应力为纵坐标，应变为横坐标，绘制应力应变曲线。
4、计算弹性模量在应力应变曲线的弹性阶段，选取线性较好的部分，计算其斜率，即为弹性模量 E 。
常用材料弹性常数测量实验
-104 321
154
-87.5
-123 385.5 185 -105.5
-143 447.5 217.5 -126
-159
512
246
-143
材料尺寸 29.97 ㎜×5.14 ㎜
计算 E
计算
E=
14 103 N 29.97 5.14106m2 512 10-3
2.035108Pa=203.5MPa
6、实验结果分析 （1）本实验的误差来自很多方面，其中比较主要的方面有：由于应变片的横向效应引起的 误差；由于所加载荷不是只有轴向载荷应起的误差；等。 本实验六个应变片的应变数据记录如附页所示，从图中可以看出，上下表面位置相对的两片 应变片在相同载荷下测出的应变相差还是比较大的，究其原因，我认为很可能是因为所加的 载荷并不是只有轴向载荷，可能还有横向的载荷，因此造成上下表面位置相对的两片应变片 在相同载荷下的拉压程度不同，从而应变片的应变相差较大。对于这种情况，我采取的处理 方法就是将上下表面位置相对的两片应变片所测得的载荷取平均值，这样就会比较好的反映 这个方向上的应变。 在轴向载荷下，0o 方向上的应变和 45o 方向上的应变正负号相同，但 45o 方向上的应变小于 0o 方向上的应变，90o 方向上的应变和 0o、45o 方向上的应变正负号相反。三个方向上的应
376
176
14
329
161
-88
442
209
16
392
187 -109
503
248
18
458
216 -127
566
276
90o
0o 平均
45 ° 平 均
90o 平均
1
普通实验室弹性模量的几种测定方法总结
普通实验室弹性模量的几种测定方法总结围相当广泛涉及的行业也很多，在新材料机械性能测定中，弹型模量模也是重要的内容。
弹性模量几乎贯穿于材料力学的全部计算之中，而对于结构力学而言其计算过程中弹性模量也是必不可少的基本物理量。
对普通理工科高校实验教学，针对弹性模量测量的几点方法和注意事项，希望能有利于广大师生。
关键词】弹性模量；普通高校实验教学：科研弹性模量E，又称弹性系数，杨氏模量，是材料的弹性常数，其值表征材料抵抗弹性变形的能力单位为Pa。
E的数值随材料而异，是通过实验测定的。
可视为衡量材料产生弹性变形难易程度的指标，其值越大，材料发生一定弹性变形的应力也越大，即材料刚度越大，亦即在一定应力作用下，发生弹性变形越小。
弹性模量是指材料在外力作用下产生单位弹性变形所需要的应力。
它是反映材料抵抗弹性变形能力的指标，相当于普通弹簧中的刚度。
弹性模量是表征晶体中原子间结合力强弱的物理量，故是组织结构不敏感参数。
弹性模量依据受力的不同，又分为以下几种：由于应力―应变曲线所代表的载荷类型的不同，弹性模量可以表述为：压缩弹性模量（或者受压缩时的弹性模量）；挠曲弹性模量（或者受挠曲时的弹性模量）；剪切弹性模量（或者受剪切时的弹性模量）；拉伸弹性模量（或者受拉伸时的弹性模量）；或者扭转弹性模量（或者受扭转时的弹性模量）。
弹性模量也可以通过动态试验测定，在该试验中弹性模量可以从复合模量的公式推导而得出。
单独使用模量时一般是指拉伸弹性模量。
通常剪切模量几乎等于扭转模量并且都被称为刚性模量。
受拉伸和压缩时的弹性模量近似相等并且统称为杨氏模量（Youngs Modulus）。
下面将通过实验对这个弹性常数建立一定的感性认识和数量概念。
一、通过球铰引伸仪来测定弹性模量1.仪器和设备：测E实验台、球铰引伸仪、千分表、砝码。
测E实验台通过两级杠杆放大，放大率为100，增量为10N。
当砝码为10N时，作用在试件上的拉力为1KN。
2.内容与原理：只要测得试样纵方向上的应变，材料弹性模量E便可求出。
材料弹性常数E、μ的测定——电测法测定弹性模量E和泊松比μ
实验名称：弹性常数E 、μ的测定一、实验目的1. 测量金属材料的弹性模量E 和泊松比μ；2. 验证单向受力胡克定律；3. 学习电测法的基本原理和电阻应变仪的基本操作。
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b ⨯t = (16⨯6)mm 2； 材料的屈服极限MPa s 360=σ。
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：εσE = （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：PE A σεε==（2） 材料在比例极限内，横向应变ε'与纵向应变ε之比的绝对值为一常数：εεμ'=（3） 上式中的常数μ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∆εi 。
于是式（2）和式（3）分别写为：ii A PE ε∆∆=0 （4） ii i εεμ∆'∆=（5） 根据每级载荷得到的E i 和μi ，求平均值：n E E ni i∑==1（6）nni i∑==1μμ （7）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 电测法基本原理：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表面需测应变的部位，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+ΔR 。
在一定范围内，敏感栅的电阻变化率ΔR/R 与正应变ε成正比，即：Rk Rε∆= 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：14231234()()BD R R R R U U R R R R -∆=++当每一电阻分别改变1234,,,R R R R ∆∆∆∆时，B 、D 端的输出电压变为：1144223311223344()()()()()()R R R R R R R R U U R R R R R R R R +∆+∆-+∆+∆∆=+∆++∆+∆++∆略去高阶小量，上式可写为：3121242121234()()BD R R R R R R U UR R R R R R ∆∆∆∆∆=--++在测试时，一般四个电阻的初始值相等，则上式变为：31241234()4BD R R R R U U R R R R ∆∆∆∆∆=--+ 得到：1234()4BD kUU εεεε∆=--+ 如果将应变仪的读数按应变标定，则应变仪的读数为： 12344()BDU kUεεεεε∆==--+ 电阻应变仪的基本测量电路（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，若各级载荷增量ΔP 相同，相应的应变增量∆ε也应大致相等，这就验证了虎克定律，如右图所示。
弹性力的测量方法与实验技巧分享
弹性力的测量方法与实验技巧分享弹性力是指物体受到外力作用后产生的恢复力，它是物体恢复原状的一种力量。
弹性力的测量是物理学实验中的重要内容之一，准确测量弹性力可以为科学研究和工程设计提供有力的支持。
本文将分享几种常用的弹性力测量方法以及实验技巧，旨在帮助读者更好地进行弹性力实验。
第一部分：弹簧测力计弹簧测力计是一种常见且常用的测力仪器，它利用弹性变形测量弹性力的大小。
在使用弹簧测力计进行弹性力测量时，需要注意以下几点：1. 选择合适的弹簧测力计。
根据实验需要选择合适量程的弹簧测力计，确保其测量范围覆盖实际实验中可能出现的力的大小。
2. 保持弹簧测力计在水平位置。
确保测力计与被测物体之间的力沿着测力计的轴线方向进行作用，避免偏斜导致测量误差。
3. 读取和记录测量结果。
根据实验需要，确定读数精度以及数据记录方式，确保准确记录测力计的示数。
第二部分：弹性常数的测量弹性常数是描述物体弹性性质的物理量，测量弹性常数是研究物体弹性力学性质的重要手段。
以下是几种常见的测量弹性常数的方法：1. 利用悬挂法测量弹簧的弹性常数。
将弹簧悬挂在固定支架上，放置不同负荷物体使其变形，测量变形量和负荷的关系，从而得到弹簧的弹性常数。
2. 利用悬臂梁法测量悬臂梁的弹性常数。
将悬臂梁固定在支架上，通过在悬臂梁不同位置施加荷载并测量变形量，可以计算得到悬臂梁的弹性常数。
3. 利用板弹性法测量板材的弹性常数。
将板材固定在水平支架上，通过在板材上施加荷载并测量变形量，可以计算得到板材的弹性常数。
第三部分：实验技巧分享在进行弹性力测量实验时，以下几点实验技巧可以帮助提高实验的准确性：1. 使用合适的测量仪器。
根据实验需要选择合适的测力计、支架和其他实验仪器，确保其质量和测量范围能够满足实验要求。
2. 确保实验环境稳定。
实验室应该保持恒定的温度和湿度，以减少外界环境对实验结果的影响。
3. 注意力的施加方向。
在测量弹性力时，力的施加方向应与测力计的方向一致，避免施加力产生偏斜，导致测量误差。
物理实验：测量物体的弹性系数
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实验过程中，及时记录数据， 确保准确无误
实验结束后，整理数据，进行 必要的处理和分析
根据实验数据，计算物体的弹 性系数
将实验数据与理论值进行比较， 评估实验结果的准确性
实验结果分析
对实验数据进行整理，包括数据采集、筛选和分类等步骤 使用适当的图表形式展示数据，例如柱状图、折线图或散点图等 图表绘制时需注意数据点的标记、图例说明和单位标注等细节 数据分析时可以采用平均值、中位数、标准差等统计方法对数据进行分析和比较
弹性系数的定义：表示材料在受到 外力作用时，产生的形变与应力的 比值。
实验方法：将材料固定在实验台上， 施加不同大小的外力，测量材料的 形变。
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实验原理：通过测量材料在不同外 力作用下的形变，计算出弹性系数。
实验结果：通过测量和计算，得出 材料的弹性系数。
实验步骤
弹簧测力计 支架
了解不同材料的弹性系数及 其影响因素
掌握测量物体弹性系数的基 本原理和方法
学会使用相关仪器和设备进 行实验操作
培养实验操作技能和数据分 析能力
实验原理
弹性系数是描述物体在外力作用下形变程度的物理量 弹性系数与物体的材料、温度等因素有关 弹性系数可以通过实验测量得到 弹性系数是工程设计和科学研究中的重要参数
实验原理：掌握了测量物体弹性系数的基本原理和方法。 实验操作：提高了实验操作技能和实验数据处理能力。 实验结果分析：学会了对实验结果进行误差分析和可靠性评估。 实验思考：对实验设计和实验方法进行了深入思考，提出了改进意见。
优化实验设备，提高测量精度 改进实验方法，减少误差 增加实验样本数量，提高数据可靠性 引入自动化技术，提高实验效率
材料弹性常数eu的测定实验电阻应变片的工作原理
材料弹性常数eu的测定实验电阻应变片的工作原理材料的弹性常数e和u是用来衡量材料的弹性性能的重要物理量。
弹性常数e代表材料的杨氏模量，是描述材料在受力作用下产生的弹性变形的能力；而u代表材料的泊松比，是描述材料在受力作用下体积的变化与横向变形的比例关系。
电阻应变片是一种可以测量材料弹性常数的装置，它利用电阻元件的电阻随样品应变的变化而变化的特性，通过测量电阻的变化来计算材料的弹性常数。
电阻应变片的工作原理如下：1.电阻传感原理：电阻应变片是一种电阻材料，其电阻随材料的拉伸或压缩而发生变化。
当材料受到外力作用，产生应变时，电阻片的电阻值也会发生相应的变化。
2.应变测量：在电阻应变片上通过电流，使其产生热量，加在试样上，通过热敏电阻元件测量材料外部温度。
在材料受到外力作用时，电阻发生改变，热量产生的速率也会发生相应的变化，进而可以在电路中测量出电阻的变化。
3.弹性常数计算：根据电阻变化的大小，可以得到材料的应变量。
然后利用材料的几何尺寸和应力值，结合胡克定律（应力与应变成正比）来计算材料的弹性常数e和u。
通过以上的工作原理，我们可以进行材料弹性常数e和u的测定实验，具体的实验步骤如下：1.实验器材准备：准备一台电桥，一个电源，一个数字万用表，一个电阻应变片和一块待测材料样品。
2.材料样品制备：将待测材料样品制备成适当的形状和尺寸，通常是长条形。
3.实验电路搭建：将电阻应变片和待测材料样品固定在一起，组成一个悬臂梁结构。
将电源和电桥连接好，通过电流使电阻应变片产生热量，使试样得到相应的温度梯度。
4.实验参数设置：根据待测材料的特性，设计一定的实验参数，如电流大小、电压变化范围等。
5.实验数据采集：利用数字万用表测量电路中的电阻值变化，记录下电阻的变化范围和电桥平衡的情况。
6.数据处理与计算：根据实验数据，可以得到电阻的变化量和应变的大小。
然后，根据胡克定律，结合试样的尺寸和应力值，计算出材料的弹性常数e和u。
弹性材料的弹性常数计算
弹性材料的弹性常数计算弹性常数是描述材料在受力时的弹性性质的物理参数。
在弹性力学中，常用的弹性常数有弹性模量、泊松比和剪切模量等。
本文将介绍如何计算弹性材料的弹性常数。
一、弹性模量的计算弹性模量是衡量材料抵抗形变的能力的物理量。
常见的弹性模量有杨氏模量、体积模量和剪切模量。
1. 杨氏模量杨氏模量（Young's modulus）是描述材料在拉伸或压缩过程中的弹性性质的重要参数。
它定义为单位截面积上的拉应力与相应的拉应变之比。
计算公式为：E = (F/A) / (ΔL/L0)其中，E为杨氏模量，F为施加在材料上的力，A为材料的初始横截面积，ΔL为材料的长度变化，L0为材料的初始长度。
2. 体积模量体积模量（Bulk modulus）是描述材料在受到体积变化时的抵抗能力的参数。
它定义为单位体积的压力增量与相应的体积变化之比。
计算公式为：K = -ΔV / (V * ΔP)其中，K为体积模量，ΔV为材料的体积变化，V为材料的初始体积，ΔP为施加在材料上的压力增量。
3. 剪切模量剪切模量（Shear modulus）是描述材料抵抗剪切形变的能力的参数。
它定义为单位面积上的剪切应力与相应的剪切应变之比。
计算公式为：G = (F/A) / (Δx / L)其中，G为剪切模量，F为施加在材料上的力，A为材料的初始横截面积，Δx为材料的横向位移，L为材料的初始长度。
二、泊松比的计算泊松比（Poisson's ratio）是描述材料在拉伸或压缩过程中横向收缩或膨胀的程度的物理量。
它定义为横向应变与纵向应变之比。
计算公式为：ν = -Δd / (d0 * ΔL/L0)其中，ν为泊松比，Δd为材料的横向位移，d0为材料的初始横向尺寸，ΔL为材料的长度变化，L0为材料的初始长度。
根据以上的计算公式，可以通过适当的实验测量或者模拟计算来得到材料的弹性常数。
不同类型的材料在相同应变情况下具有不同的弹性常数，这些值对材料的使用和设计具有重要的指导意义。
探究弹性的奥秘——弹性的秘密中班科学活动实验教案
探究弹性的奥秘——弹性的秘密中班科学活动实验教案。
为了让小朋友们更好地理解弹性，我们特意准备了以下实验教案，帮助他们亲自体验发现弹性的秘密。
实验一：弹力球的实验材料：弹力球，主持人拍桌子或敲击地板的声音。
操作：请小朋友们轻轻拍摸弹力球，观察弹力球的形状和弹性。
接着，让主持人拍桌子或敲击地板，让小朋友将弹力球从桌子或地板上掉落。
请小朋友们观察弹力球落到地上会产生什么样的反应。
请小朋友们将弹力球扔到地上，观察它的反弹效果。
结果：小朋友们发现，当弹力球落在桌子或地板上后，它的形状会变得扁平，但是弹力球很快就开始恢复成原来的球形，这就是弹力。
当弹力球被扔到地上时，会有一个反弹力，反弹的高度取决于弹力球的弹性。
结论：弹力球是有弹性的，当它被施加力量时，它可以扭曲变形，但它又可以很快地回到它的原始状态。
弹力球之所以能够回弹是因为它具有可以储存能量的弹性。
实验二：腰果实验材料：几个腰果，主持人拳头。
操作：请小朋友们拿着腰果，用手指轻轻地压它。
接着，让主持人用拳头敲击桌子或地板，可以用腰果来模拟。
请小朋友们将腰果放在桌子上，卡在桌子和手中间。
请小朋友们观察腰果的反应。
结果：小朋友们发现，当腰果被压缩时，它会变得扁平，但是它又可以很快地回到它的原始状态，这也是弹性的体现。
当主持人拳头击打桌子或地板时，腰果作为一个固体运动，会受到颤动的影响。
当腰果被夹在桌子和小朋友们的手中间时，它变成一个平面，但如果用手弯曲它，它会立即回到原来的状态。
结论：弹性不仅在弹力球中存在，也存在于一些平凡的物品中。
没有弹性的物品无处不在，但弹性被充分利用了。
实验三：橡皮筋实验材料：橡皮筋，铅笔操作：请小朋友们将一根橡皮筋放在铅笔上，并拉出来，然后释放它。
请小朋友们再次拉出橡皮筋，并在拉动的过程中观察它的变化。
请小朋友们反复拉紧和放松橡皮筋，以观察它的弹性变化。
结果：小朋友们发现，当橡皮筋被拉长时，它会变得更细，但是当它被释放时会回到它原来的形状。
实验三金属材料的剪切弹性模量测定及扭转破坏实验
实验三 金属材料的剪切弹性模量测定及扭转破坏实验一、实验目的和要求1．测定低碳钢的剪切弹性模量G 。
2．测定低碳钢的剪切屈服点s τ、抗剪强度b τ和铸铁的抗剪强度b τ，观察扭矩—扭转角曲线（T —φ曲线）。
观察两类材料试样扭转破坏断口形貌，并进行比较和分析。
3．观察两类材料试样扭转破坏断口形貌，并进行比较和分析。
4．验证圆截面杆扭转变形的胡克定律（ p /GI TL =Φ ）。
二、实验设备和仪器微机控制扭转试验机，游标卡尺等。
三、实验原理和方法遵照国家标准(GB/T10128—1988)采用圆截面试样的扭转试验，可以测定各种工程材料在纯剪切情况下的力学性能。
如材料的剪切屈服点s τ和抗剪强度b τ等。
圆截面试样须按上述国家标准制成(如图4-1所示)。
试样两端的夹持段铣削为平面，这样可以有效地防止试验时试样在试验机卡头中打滑。
图4-1微机控制扭转试验机的绘图系统可绘制扭矩一扭转角曲线，简称扭转曲线（图4-2 a、b中的T一φ曲线）。
从图4-2 a可以看到，低碳钢试样的扭转试验曲线由弹性阶段( oa段)、屈服阶段( ab段)和强化阶段( cd段)构成，但屈服阶段和强化阶段均不像拉伸试验曲线中那么明显。
由于强化阶段的过程很长，图中只绘出其开始阶段和最后阶段，破坏时试验段的扭转角可达10π以上。
a）低碳钢b) 铸铁图4-2图4-2 b所示的铸铁试样扭转曲线可近似地视为直线( 与拉伸曲线相似，没有明显的直线段)，试样破坏时的扭转变形比拉伸破坏时的变形要明显得多。
从微机控制扭转试验机上可以读取试样的屈服扭矩T s 和破坏扭矩T bT s s /W T =τ 和 T b b /W T =τ计算材料的剪切屈服点s τ 和抗剪强度 b τ，式中： 16/30T d W π=为试样截面的抗扭截面系数。
需要指出的是，对于塑性材料，采用实心圆截面试样测量得到的剪切屈服点τS 和抗剪强度τb 高于薄壁圆环截面试样的测量值，这是因为实心圆截面试样扭转时横截面切应力分布不均匀所致。
材料力学中的弹性常数计算
材料力学中的弹性常数计算绪论材料力学中，弹性常数是描述物质弹性性质的经典物理学量，它们是通过实验测量得到的，可以用来计算物质在应力下的变形量。
弹性常数的计算在材料科学中具有重要的研究意义，因为它们与物质在各种应力下的响应行为有直接的关系。
在本文中，我们将介绍弹性常数的计算方法，以及如何利用弹性常数计算物质的弹性性质。
第一章弹性常数的定义与分类弹性常数是描述物质在应力下的弹性性质的经典物理学量，包括弹性模量、底材切变模量、泊松比等一系列物理量。
其中，弹性模量是最基本的弹性常数，可以用来描述物质在等应力下的变形量。
底材切变模量可以用来描述物质在剪切应力下的变形量。
泊松比描述了材料在一定应力下沿某一个方向的压缩变形与该方向相互垂直的伸长变形之间的比值。
第二章弹性常数的计算方法弹性常数的计算方法有很多种，其中最常用的方法是基于实验测量的方法与理论计算的方法。
实验测量法：实验测量法是通过实验测量不同应力下物质的变形量来计算弹性常数。
这个方法通常需要在实验室中使用一些特殊的仪器来进行测量。
由于实验测量方法具有一定的误差，所以需要多次测量，求出平均值。
理论计算法：理论计算法是通过数学模型计算弹性常数的数值。
这个方法通常需要利用固体力学理论来进行计算。
这种方法比实验测量法更加精确，但需要考虑很多因素，如晶体结构、原子排列、温度、压力等等。
第三章弹性常数的应用弹性常数的应用在材料科学中是不可避免的。
通过弹性常数的计算，可以得出物质在不同应力下的变形量。
这个知识点对于材料的设计、生产和应用是至关重要的。
例如，在航空航天领域，弹性常数可以被用来计算飞机在飞行过程中的受力情况，以便优化飞机的设计。
在建筑领域，弹性常数可以被用来计算建筑材料在不同应力下的变形量，以确定建筑的稳定性。
结论：综上所述，弹性常数是描述物质弹性性质的经典物理学量，它们是通过实验测量或理论计算得出的。
弹性常数的计算方法有很多种，其中最常用的方法是实验测量法和理论计算法。
弹性势能和弹性常数的实验测量
汇报人：XX
目录
CONTENTS
实验原理
实验步骤
实验数据分析
实验总结与展望
实验原理
弹性势能定义
弹性势能：物体由于弹性形变而储存的能量
弹性势能公式：Ep=1/2*kx^2，其中k为弹性常数，x为形变量
弹性势能的变化：随着形变量的增加，弹性势能增加
弹性势能的应用：弹簧、橡皮筋等弹性元件中的能量储存和释放
实验原理概述
实验目的：测量材料的弹性势能和弹性常数
弹性势能：物体在形变过程中储存的能量
弹性常数：描述材料弹性程度的参数
实验方法：通过拉伸或压缩材料，测量其形变和力之间的关系
实验步骤
实验准备
测量弹簧常数：通过拉伸弹簧，测量其长度和弹力，计算弹簧常数
准备实验器材：弹簧、刻度尺、砝码、秒表等
调整弹簧：将弹簧调整至自然状态，确保其弹性势能最小
弹性常数概念
弹性常数的定义：描述材料弹性程度的常数
弹性常数的类型：杨氏模量、剪切模量、体积模量等
弹性常数的测量方法：拉伸实验、压缩实验、剪切实验等
弹性常数的应用：材料科学、工程力学、建筑学等领域
实验目的
添加标题
添加标题
添加标题
添加标题
验证胡克定律
测量弹性势能和弹性常数
了解弹性势能的变化规律
掌握实验仪器的使用方法
实验改进建议：提出了一些改进实验的方法和建议
实验结果：得到了弹性势能和弹性常数的测量值
实验误差分析：讨论了实验中可能产生的误差及其影响
实验目的：测量弹性势能和弹性常数
实验方法：使用弹簧和砝码进行测量
实验中遇到的问题及解决方案
解决方案：采用更精确的测量仪器和更严格的实验操作
测量物体的弹性系数——大班科学教案
测量物体的弹性系数——大班科学教案大班科学教案引言对于弹性系数，学生可能会感到陌生，但在实际生活中，我们经常会遇到弹性力的表现，比如乒乓球弹起来的动力，踢足球时弹跳的电视机，这些都是因为物体的弹性造成的。
在今天的课程中，我们将会学习如何测量物体的弹性系数，了解弹性力的工作原理。
背景知识弹性系数，也称弹性模量，是描述固体物质弹性特性的重要参数。
其定义为单位应力下单位应变的比例。
符号为E。
实验目的通过本次实验，帮助学生了解物体的弹性系数以及弹性原理，学会使用简单的仪器去进行测量力和测量变形，从而实现对物体弹性系数的准确测量。
实验步骤准备好实验物体，在这里我们采用弹簧。
1.用张力计测量弹簧表面的拉力，这时弹簧会发生一定程度的拉伸，测量这个拉伸程度并记录下来。
2.根据钩定律，计算出拉力和伸长量之间的关系。
3.探弹簧变形程度、形状等因素对弹性系数的影响。
4.分析各种弹性物体的弹性系数。
5.根据实验结论，让学生理解弹性系数的求法及其意义。
实验原理弹簧是一种典型的弹性体。
因为弹簧能在一定程度上变形，当施加一定拉力时，弹簧会发生变形，同时产生反作用力。
根据胡克定律（Hooke's law），弹簧所受的拉力跟弹性变形的长度成正比。
弹性模量就是描述这种比例关系的参数，由此可以算出弹性模量的大小。
实验结果经过实验，我们得出结论：弹性系数越大，物体满足弹性特性的能力就越强，其它条件相同时，物体表现出来的弹性就越显著。
在实验中我们也可以看到，当增加物体的质量和拉力时，产生的变形程度也会增加。
因此，确定物体的弹性系数必须在物体的质量、尺寸和形状等因素的影响下进行相应的调整和修正。
结论通过本次实验，我们不仅学习了测量物体的弹性系数的方法，同时也加深了对弹性力的理解，学生也更加了解胡克定律的基本原理和物体的弹性特性。
这为我们更好地理解相关内容奠定基础。
总结本次实验强调了对胡克定律的理解以及对弹性模量的计算方法，更重要的是让学生通过实验了解到科学实验的过程，锻炼了他们实验设计、数据处理和实验报告等能力，为未来的学术研究打下基础。
弹性模量的测量实验方法3
1.弹性模量的测量3.2.1 试验仪器与方法试验采用平板圆柱压头测定PV A-HA-Silk 复合水凝胶的压缩弹性模量。
测试装置与应力松弛装置相同，在UMT-Ⅱ多功能微摩擦试验机上，压头尺寸为Ф4mm ，试验中试样厚度为1.5mm ，试样压缩位移为试样厚度的5/8，加载速度为5mm/min ，采样间隔为0.02s 。
过程中初期产生的变形视作线弹性变形。
UMT-Ⅱ多功能微摩擦试验机直接采集压痕深度和压力随时间变化的数据，而压痕法测弹性模量所关注的是压力随压痕深度的变化关系，因此对从试验机上获得的数据做以下处理：将试验机中的“test file”转换为文本文档，根据压痕深度和压力的变化选取瞬时冲击的数据段，导入origin 软件后绘出压力随压痕变化的图像，将该图像进行线性拟合得到一条直线，进而使用origin 中的微分功能求出该直线的斜率，由弹性模量的定义式(3-4)可以求出PV A-HA-Silk 复合水凝胶的弹性模量值。
k Ap Fh E ===εσ （3-4）式中E ：弹性模量；σ：应力； ε：应变； F ：作用载荷；h ：试样厚度 A ：试样横截面积；p ：试样压缩变形 k ：应力应变曲线斜率2.渗透率的测量3.5.1 试验原理 (Testing Principle)渗透率是指完全充满孔隙空间的、单位压力梯度下粘度为1cP 的流体通过单位横截面积孔隙介质的体积流量，是多孔介质允许流体通过能力的量度。
在液体流动过程中，渗透率是衡量流体通过多孔材料的阻力或者摩擦力。
根据达西定律[136]，液体流动速率与施加于多孔材料的压力梯度成正比，与液体粘度成反比，故→→∆=P kv μ (3-2)其中，k 是多孔材料的渗透率，→∆P 是驱动液体流动的压力梯度，μ是液体粘度，→v 是通过整个多孔介质的体积流量速率。
对于一维的流动方向来说，式(3-2)可以改为 dxdP k V A Q x μ== (3-3) 其中，Q 是不可压缩液体的体积流量速率，A 为液体通过多孔材料的截面积。
材料弹性常数测定实验心得体会
材料弹性常数测定实验心得体会
材料弹性常数是描述材料变形性质的重要参数，测定这些常数可以帮助我们了解材料的力学性能和应用范围。
通过进行弹性常数测定实验，我深刻体会到以下几点：
首先，实验前需认真准备。
在进行实验之前，我们需要仔细阅读相关的理论知识，了解实验的目的和原理。
此外，还要检查实验仪器和设备的完好性，确保实验能够顺利进行。
其次，在实验过程中需要仔细操作。
弹性常数测定实验通常包括测量拉伸应力和应变、测定弯曲应力和应变等步骤，这些步骤都需要准确地进行。
我发现，在操作过程中要特别注意测量仪器的使用和读数的准确性，尽量减小误差的产生。
另外，实验数据的处理也是关键。
在测定弹性常数后，我们需要对实验数据进行整理和分析。
这包括计算应力和应变的关系、绘制应力-应变曲线等。
通过对数据的处理，能够更加直观地了解材料的弹性性质，并与理论知识进行比较和验证。
最后，实验的安全性要放在首位。
弹性常数测定实验可能涉及到一些较高的拉伸或弯曲力，所以在操作过程中要注意安全，避免发生意外事故。
如果实验过程中出现异常情况，要及时停止实验并进行处理。
综上所述，材料弹性常数测定实验是一项需要认真对待的实验。
通过实验的过程，我们不仅加深了对材料力学性质的理解，也培养了严谨的实验操作和数据处理能力。
希望我的心得体会对您有所帮助。
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材料力学实验
实验步骤
1、拟定加载方案 2、草拟实验所需各类数据表格
3、测量试件尺寸 4、试验机准备、试件安装和仪器调整
5、确定组桥方式、接线和设置应变仪参数 6、检查及试车 7、进行试验 8、整理各种仪器设备，结束试验
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接线柱 公共温补接线柱
接线柱的A、B、C、D与桥路图的A、B、C、D一一对应 当接1/4桥时，必须接上温度补偿片，此时接线柱的B1需要 与B短接
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材料力学实验
基本实验方法——增量法与重复加载法
增量法
1、选择最大实验载荷Pmax
Pmax (0.7 ~ 0.8) Ps
2、选择初载荷P0
P Pn P P1 P0 0 增量法示意图
P0 max{0.1Pmax , 0.1P满量程 }
3、载荷从P0 至 Pmax分成四到五级，每级增量ΔP 4、每次实验重复2~3遍 增量法可以验证力与变形之间的线性关系 增量法可以判断实验过程是否正常
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材料力学实验
重复加载法
1、选择最大实验载荷Pmax 2、选择初载荷P0
0.5Ps Pmax (0.7 ~ 0.8) Ps
P0 max{0.1Pmax , 0.1P满量程 }
3、从初载荷P0一级加到Pmax
4、每次实验重复至少4~5遍
P
Pmax P
重复加载法不能验证力与变形之间 的线性关系
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材料力学实验
3、各种情况下的应力集中系数
按名义尺寸计算该处的名义应力
F n A0
按实验所测结果计算该处的真实应力
max E max
计算应力集中系数K
max K n
K
K
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i
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材料力学实验
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材料力学实验
实验三
弹性常数E、的测定
及应力集中系数的测定
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材料力学实验
实验目的 学习电测法的基本原理和静态应变仪的基本操作 测量材料在比例极限内的应力应变关系； 测量中碳钢材料的弹性模量E和泊松比；
测量试件截面突变处的应力集中系数K.
实验设备与仪器 微机控制电子万能试验机 静态应变仪 游标卡尺
测孔边 应力集 中系数
纵向片 名义尺寸： 30 7.5mm 2 材料屈服极限： s 360 MPa 实验时应根据屈服极限 确定实验最大载荷
横向片
Pmax (0.7 ~ 0.8) Ps
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材料力学实验
实验原理与方法
电测法的基本原理
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
R k R
当电阻阻值改变时，并略去高阶小量
U BD U
一般4个电阻的初始阻值相等
U BD
kU ( 1 2 3 4 ) 4
4U BD ( 1 2 3 4 ) kU
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材料力学实验
常用接线法与相应的桥路图
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材料力学实验
实验结果处理 1、在坐标纸上建立σ—ε坐标系，描出实验点，并拟
合成直线，得到应力—应变关系方程
2、按如下公式计算弹性模量E和泊松比
P Ei A0 i
E
i i i
E
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n
i
n
i 1
n
i
n
如果实验重复多遍，则选择一组最好的数据进行计算
电阻应变片及其转换原理
R k R
k——应变片灵敏系数
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材料力学实验
测量电桥原理
U BD R1 R4 R2 R3 U ( R1 R2 )( R3 R4 ) R1 R2 R R R R4 ( 1 2 3 ) 2 ( R1 R2 ) R1 R2 R3 R4
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材料力学实验
静态电阻应变仪简介
公共温度补偿片 接线柱
接线柱（连接应 变片引出线）
显示屏（同时显示
桥路连 接方式 示意图
通道号、接桥方式、 灵敏系数、应变数 值）
功能键（实
现各种功能设 置） 自行研制的电阻式静态应变仪
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材料力学实验
实验试件 中碳钢矩形截面试件
P0 0 重复加载法示意图
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本次实验采用增量法
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材料力学实验
实验原理
材料在比例极限内，在单向应力状态下，有
E
弹性模量 本次实验采用增量法 每级载荷下：
泊松比
P Ei A0 i
E
i i i
(1)
实验结果：
半桥接线法
(1 2 3 4 )
全桥接线法
(1 2 )
(1 2 3 4 )
温1
1/4桥接线法（温补半桥）
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材料力学实验
电阻应变仪的使用