实验1测定材料的弹性常数

实验一 材料E 、μ的测试实验

在解决工程构件的强度问题时，需要用到构件所用材料的弹性常数——弹性模量E 和泊松比μ，因此，测定材料的弹性常数是工程中经常遇到的问题。

一、实验目的

1.熟悉电测法的基本原理和静态电阻应变仪的使用方法。

2.掌握应变片在测量电桥中的各种接线方法。

3.用电测法测量材料的弹性模量E 和泊松比μ。

二、实验仪器

1.CLDT-C 型材料力学多功能实验台

2.DH-3818型静态电阻应变仪

3.板试件实验装置一套

4.游标卡尺

三、实验原理

材料在线弹性范围内服从胡克定律，应力和应变成正比关系。轴向拉伸时，其形式为

E σε=，E 为弹性模量，即E σε

=

。 试件轴向拉伸时，纵向伸长，横向缩短。在弹性范围内，横向应变'

ε与轴向应变ε二

者之比为一常数，其绝对值称为横向变形系数或称泊松比，用μ表示，即'

εμε

=。

试件采用矩形截面试件，为了消除偏心弯曲引起的测量误差，布片方式如图1-1所示。在试件中央截面上，沿前后两面的轴线方向分别对称地布有一对轴向应变片1R 、'

1R ，以测量轴向应变ε（'

112

εεε+=

），一对横向应变片2R 、'

2

R ，以测量横向应变'ε（'

'

22

2

εεε+=）。

组桥方式：半桥单臂接法，如图1-2所示。

由于实验装置和安装初始状态的不稳定性，拉伸曲线的初始阶段往往是非线性的。为了尽可能减少测量误差，实验宜从初载0P （00P ≠）开始，与0P 对应的应变仪读数ε仪可预调到零，也可设定一个初读数。

采用增量法，分级加载，分别测量在各相同载荷增量P ∆作用下，产生的应变增量ε∆，并求ε∆的平均值。设试件初始横截面面积为0A ，则

P

E A ε∆=∆均

'εμε∆=∆均

均

图1-1 布片方式

补偿片C D B

A

U O

I

U 工作片2R R 14R R 3

图1-2 组桥方式

四、实验步骤

1.测量试件初始横截面面积0A ：加载前，在试件标距内，测量三处横截面面积，取其平均值作为试件的初始横截面面积0A ，见表1。

2.根据实验目的，拟定加载方案，见表2。

3.按照组桥方式，将应变片和力传感器接入桥路，并连接好应变仪的电源线。

4.设置力传感器的灵敏系数，并平衡各通道。

5.按照加载方案进行加载测试，记录实验数据。加载时应缓慢均匀地进行。记录数据的同时，注意检查应变是否符合线性变化规律，以判断实验是否正常。实验至少重复两次，如果数据稳定，即可结束。

6.现场计算出材料的弹性模量E 和泊松比μ，经教师审核认可后，结束实验，使实验装置和仪器复原（卸载、拆线整理所用设备、关闭电源、将应变仪盖好）。

五、原始实验数据

表1

123

03

A A A A ++=

'112

εεε∆+∆∆=均均

均

'

'222

εεε∆+∆∆=均均

均

P

E A ε∆=

=∆均

'εμε∆==∆均

均

七、思考题

1.实验时为什么要加初载0P ？应变仪初读数的任意设定对本测量结果有无影响？

2.采用什么措施可消除偏心弯曲的影响？