4.金属材料弹性常数的测定

西华大学实验报告（理工类）

开课学院及实验室：建筑与土木工程学院力学实验中心实验时间：年月日

一、实验目的：

二、实验设备、仪器及材料：

三、实验数据：

1．纯弯实验装置测试记录

2．拉伸实验装置测试记录

四、实验装置：

1. 纯弯实验装置

2. 拉伸实验装置

五、分析、讨论（回答指定问题）：

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。在实际科研中，为了节省经费和节约时间，在选择相似材料的初期阶段，

金属弹性模量的测量

金属弹性模量的测量 1. 计算金属丝的杨氏弹性模量的公式为，其实验条件是: 2. 调节望远镜的步骤是：（1）调节目镜，看清；（2）前后移动目镜筒，改变和之间的距离，使最清晰，并消除，即眼睛上下晃动时，标尺刻线的像与叉丝无。 3. 在金属丝的长度、直径及所加外力相同的情况下，杨氏模量的金属丝的伸长量大，因此，杨氏模量是描述材料抵抗弹性开变的能力的重要物理量。 4. 在用拉伸法测金属丝的杨氏弹性模量的实验中，经常遇到：（1）在加砝码的过程中，发现标尺读数忽大忽小，没有规律，可能原因是；（2）在加砝码过程中，发现标尺读数不变，可能的原因是；（3）在加砝码过程中，标尺读数n与外力F的关系如图2-7所示，可能的原因是。 5. 在用光杠杆法测金属丝的杨氏模量的实验中，要求标尺铅直、镜面竖直、望远镜光轴水平、光杠杆三足尖所处平面水平，如果其中某一条件不满足，试分析对测量结果可产生多大影响：（1）光杠杆三足尖所处平面与水平面间的倾角（2）标尺倾斜角（3）望远镜光轴与水平面倾角（4）镜面倾角 6. 在调节光杠杆系统过程中，若从望远镜中看不到平面镜，应怎么调？若看到了平面镜，而看不到标尺像，应怎么调？如果看到了标尺像，而看不清标尺上的刻度，又应怎么调？ 7. 为了提高用拉伸法测金属丝杨氏模量的测量精度，应采取哪些措施？液体表面张力系数的测定 8. 焦利氏秤实际上是一台用于测量的精细弹簧秤，它是根据定律而设计的。使用时应使、和的刻线三者重合，简称，其目的是为了消除，提高测量精度，焦利氏秤的分度值是。 9. 表面张力系数与液体的、和等因素有关，因此在人寿测定表面张力系数的实验时，必须注明实验室的。为了保证测量的准确度，必须仔细测量用具。 10. 焦利氏秤的校准是利用了在弹性限度内，弹簧的伸长量与所加外力的式，确定弹簧的的过程。焦利氏秤校准后，只要测出弹簧的，就可以算同作用在弹簧上的外力F。 11. 拉脱法测液体表面张力系数的实验操作有两个关键：（1）液膜必须得到；（2）液膜被拉伸的过程中，必须时刻保证。 12. 焦利氏秤的分度值为0.01cm，倔强系统为，仪器能测量的最小的力为。 13. 表面张力系数的计算公式为，若考虑液膜自身的重量，该公式应修正为。液体的粘滞系数的测定 14. 用落球法测液体的粘滞系数根据定律。当小球在液体中匀速下落时，基平衡方和为。 15. 用落球法测液体的粘滞姝实验中，当小球落入液体的上表面附近时作运动，小球在液体中受到、和三个力的作用。当作用在小球上的各力平衡，即，此后小球将作运动。 16. 斯托克斯公式的条件是，因此，用落球法测液体的粘滞系数时，要求钢球的直径越好，而盛液体的量筒的直径越好。 17. 试选用不同密度和不同半径的小球做实验时，如何影响粘滞系数的测量误差。

常用材料的弹性模量、切变模量及泊松比[1]

常用材料的弹性模量及泊松比数据表(S) 序号材料名称弹性模量\E\Gpa 切变模量\G\Gpa 泊松比\μ 1 镍铬钢、合金钢206 79.38 0.25～0.3 2 碳钢196～206 79 0.24～0.28 3 铸钢172～202 - 0.3 4 球墨铸铁140～154 73～76 - 5 灰铸铁、白口铸铁113～157 44 0.23～0.27 6 冷拔纯铜12 7 4 8 - 7 轧制磷青铜113 41 0.32～0.35 8 轧制纯铜108 39 0.31～0.34 9 轧制锰青铜108 39 0.35 10 铸铝青铜103 41 - 11 冷拔黄铜89～97 34～36 0.32～0.42 12 轧制锌82 31 0.27 13 硬铝合金70 26 - 14 轧制铝68 25～26 0.32～0.36 15 铅17 7 0.42 16 玻璃55 22 0.25 17 混凝土17.5～32.5 4.9～15.7 0.1～0.18 18 纵纹木材9.8～12 0.5 - 19 横纹木材0.5～0.98 0.44～0.64 - 20 橡胶0.00784 - 0.47 21 电木 1.96～2.94 0.69～2.06 0.35～0.38 22 尼龙28.3 10.1 0.4 23 可锻铸铁152 - - 24 拔制铝线69 - - 25 大理石55 - - 26 花岗石48 - - 27 石灰石41 - - 28 尼龙1010 1.07 - - 29 夹布酚醛塑料4～8.8 - - 30 石棉酚醛塑料 1.3 - - 31 高压聚乙烯0.15～0.25 - - 32 低压聚乙烯0.49～0.78 - - 33 聚丙烯 1.32～1.42 - -

拉伸时材料弹性模量E和泊松比的测定

实验三电测法测定材料的弹性模量和泊松比弹性模量E 和泊松比μ是各种材料的基本力学参数，测试工作十分重要，测试方法也很多，如杠杆引伸仪法、电测法、自动检测法，本次实验用的是电测法。一、实验目的在比例极限内，验证胡克定律，用应变电测法测定材料的弹性模量E 和泊松比μ。二、实验仪器设备和试样 1. 材料力学多功能实验台 2. 静态电阻应变仪 3. 游标卡尺 4. 矩形长方体扁试件三、预习要求 1. 预习本节实验内容和材料力学书上的相关内容。 2. 阅读并熟悉电测法基本原理和电阻应变仪的使用操作。四、实验原理和方法材料在比例极限范围内，正应力σ和线应ε变呈线性关系，即：εσE = 比例系数E 称为材料的弹性模量，可由式3－1计算，即：ε σ=E （3－1）设试件的初始横截面面积为o A ，在轴向拉力F 作用下，横截面上的正应力为： o A F = σ 把上式代入式（3－1）中可得： ε o A F E = （3－2）只要测得试件所受的荷载F 和与之对应的应变ε，就可由式（3－2）算出弹性模量E 。

受拉试件轴向伸长，必然引起横向收缩。设轴向应变为ε，横向应变为ε'。试验表明，在弹性范围内，两者之比为一常数。该常数称为横向变形系数或泊松比，用μ表示，即： ε εμ'= 轴向应变ε和横向应变ε'的测试方法如下图所示。在板试件中央前后的两面沿着试件轴线方向粘贴应变片1R 和'1R ，沿着试件横向粘贴应变片2R 和'2R 。为了消除试件初曲率和加载可能存在偏心引起的弯曲影响，采用全桥接线法。分别是测量轴向应变ε和横向应变ε'的测量电桥。根据应变电测法原理基础，试件的轴向应变和横向应变是每台应变仪应变值读数的一半，即： r εε21= '='r εε2 1 实验时，为了验证胡克定律，采用等量逐级加载法，分别测量在相同荷载增量F ?作用下的轴向应变增量ε?和横向应变增量ε'?。若各级应变增量相同，就验证胡克定律。五、实验步骤 1. 测量试件。在试件的工作段上测量横截面尺寸，并计算试件的初始横截面面积o A 2. 拟定实验方案。 1) 确定试件允许达到的最大应变值（取材料屈服点S σ的70%～80%）及所需的最大载荷值。 2) 根据初荷载和最大荷载值以及其间至少应有5级加载的原则，确定每级荷载的大小。 3) 准备工作。把试件安装在试验台上的夹头内，调整试验台，按图的接线接到两台应变仪上。 4) 试运行。扭动手轮，加载至接近最大荷载值，然后卸载至初荷载以下。观察试验台和应变仪是否处于正常工作状态。 5) 正式实验。加载至初荷载，记下荷载值以及两个应变仪读数r ε、'r ε。以后每增加一级荷载就记录一次荷载值及相应的应变仪读数r ε、' r ε，直至最终荷载值。以上实验重复3遍。

实验六金属材料剪切弹性模量G的测量

- 1 - 实验六金属材料剪切弹性模量G 的测量一、实验目的测定金属材料的剪切模量G ，并验证剪切虎克定律。二、实验原理圆轴扭转时，若最大剪应力不超过材料的比例极限，则扭矩T 与扭转角 φ存在线性关系 P GI TL 0 = φ 式中： 32 I p = 4 d π为圆截面的极惯性矩，为试件的直径 d φ——距离为的两截面之间的相对扭转角 0L T ——扭矩由上式可知，若材料符合虎克定律，则T —φ图在比例极限以下成线性关系。当试件受一定的扭矩增量后，在标距内可量得相应的扭转角增量T Δ0L φΔ，于是由上式可求得G 的公式 P I L T G ?Δ?Δ= φ0 实验按照等增量分级加扭矩的方法进行，测得相应的T ΔφΔ，即可求得 G R L P T δ φΔ= Δ?Δ=Δ,，则 δ πΔ?Δ???= 4032d P R L L G 式中：P Δ--载荷增量 --外载力臂 1L δΔ--百分表位移增量 --受扭杆标距 0L R --测量臂长度如图6.1所示：

- 2 - 受扭杆标距L 0 外载力臂L 1 测量臂长 R 砝码百分表图6.1 JY—2型扭角仪三、实验设备 JY—2型扭角仪四、实验步骤 1、测量试件的计算长度及直径，取三个直径的平均值作为计算直径； 2、在试件上按计算长度安装扭角仪； 3、将百分表调节至零点； 4、加砝码，使产生扭矩T 及扭转角φ，每增加1㎏砝码后，在百分表上读一个相应的位移量δ，算出位移增量δΔ，注意加载要平稳，实验过程中勿碰仪器； 5、重复做几次，卸下载荷； 6、根据实验数据，计算剪切弹性模量。 G 五、实验要求 1、了解实验目的、原理、步骤及通过实验所求得的数据； 2、讨论分析测定的误差情况。 G

材料弹性常数E、μ与材料切变模量G的测定(doc 10页)

实验二材料弹性常数E 、μ的测定 ——电测法测定弹性模量 E 和泊松比μ 预习要求： 1、预习电测法的基本原理； 2、设计本实验的组桥方案； 3、拟定本实验的加载方案； 4、设计本实验所需数据记录表格。一、实验目的 1. 测量金属材料的弹性模量E 和泊松比μ； 2. 验证单向受力虎克定律； 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 = (30?7.5)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）图二实验装置图图一试件示意图 b

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： ε εσ0A P E == （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： ε εμ' = （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）分别变为： i i A P E ε??= 0 （4） i i i εεμ?' ?= （5）根据每级载荷得到的E i 和μi ，求平均值： n E E n i i ∑= =1 （6） n n i 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、增量法增量法可以验证力与变形之间的线性关系，如图三所示。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。利用增量法，还可以判断实验过程是否正确。若各次测出的应变不按线性规律变化，则说明实验过程存在问题，应进行检查。采用增量法拟定加载方案时，通常要考虑以下情况：（1）初载荷可按所用测力计满量程的10%或稍大于此标准来选定；(本次实验试验机采用50KN 的量程) （2）最大载荷的选取应保证试件最大应力值不能大于比例极限，但也不能小于它的一半，一般取屈服载荷的 P P P P

Abaqus中复合材料弹性属性的设定

Abaqus中复合材料弹性属性的设定 (2010-06-18 15:45:53) 转载▼ 分类：CAE 标签：杂谈一、定义材料的刚度矩阵从弹性力学理论可以知道,各向异性材料的刚度矩阵由于有对称性，刚度系数有最初的36个减少到21个，如下图：在实际应用中，大多数工程材料都有对称的内部结构，因此材料具有弹性对称性，这种对称性可以进一步简化上述的刚度矩阵。 1、有一个弹性对称面的材料（如结晶学中的单斜体）例如取x-y平面为对称面，则D1112= D1113= D2212= D2213= D3312= D3313= D1223= D1323=0，刚度系数又减少8个，剩下13个。 2、有两个正交（相互垂直）弹性对称面的材料例如进一步取x-z平面为对称面，则D1123= D2223= D3323= D1213=0，刚度系数又减少4个，剩下9个，如下图：

在Abaqus编辑材料中进行个刚度系数的设定。 3、有三个正交弹性对称面的材料如果材料有三个相互垂直的弹性对称面，没有新的刚度系数为零，也只有9个。 4、横观各项同性材料若经过弹性体材料一轴线，在垂直该轴线的平面内，各点的弹性性能在各方向上都相同，我们称此材料横观各向同性材料，如单向复合材料。对于这种材料最终的刚度系数只剩下D1111，D1122，D1133，D3333，D1212五项，其余各项均为零。在复合材料中，经常遇到正交各项异性和横观各项同性两种材料。二、定义材料工程弹性常数通过指定工程弹性常数定义线弹性正交各向异性材料是最便捷的一种方法，根据复合材料力学理论，用工程弹性常数表示的柔度矩阵表示如下：

材料弹性常数E、

材料弹性常数E、μ的测试实验报告使用设备名称与型号同组人员实验时间一、实验目的 1.在比例极限内验证虎克定律并测定材料的弹性模量E及泊松比μ。 2.初步使用YJ28A-P10R型静态电阻应变仪（见附录四）。二、实验设备与仪器 1.YJ28A-P10R型静态电阻应变仪。 2.电子测力仪。 3.组合试验台。 4.游标卡尺。三、实验原理测定材料的弹性常数时，一般采用在比例极限内的拉伸试验。采用矩形截面试件(GB228—76规定选取)，在试件中央部分两侧沿纵向和横向各贴二片电阻应变片（如图5-1），温度补偿片贴在不受力的与试件相同的材料上，一般取两侧读数的平均值作为测量结果。

图5-1 矩形截面试件为了验证虎克定律和消除测量中的可能产生的误差，本试验采用增量法逐级加载，每增加相同的载荷增量?P ，测量相应的纵向应变31,εε及横向应变42,εε。再由两次载荷的纵向应变之差31,εε??算出其纵向应变增量 23 1εεε?+?= ?纵。同理算出其横向应变增量 24 2εεε?+?= ?横，其中1ε?、2ε?、3ε?和4ε?分别为应变片R 1、R 2、R 3和 R 4的应变增量。然后取纵向应变增量的平均值纵?代人虎克定律计算出弹性模量 A ??= E 纵εP ，由横向应变增量的平均值横ε?与纵向应变增量的平均值纵ε?的比值计算出泊松比纵横εεμ??= ，其中试件横截面面积A 。=a × b 。

在试验前要拟订加载方案。拟订加载方案时根据上述要求，一般考虑以下几点： 1.由于在比例极限内进行试验，故最大应力值不能超过比例极限，碳钢一般取屈服极限的70—80％。 2.初载荷可按屈服载荷的10％来选定。 3.至少应有4—5级加载。四、实验操作步骤 1.测量试件尺寸。 2.将工作应变片接在仪器的A 、B 接线柱上，补偿片接在B ，C 接线柱上。然后按仪器使用方法将仪器调整好。 3.先加初载荷P 。．然后每增加相同载荷△P ，记录相应的应变值。 4.重复以上试验三次。 5.请教师检查试验数据。五、实验结果及分析计算 1 2、结果计算 1.取几次试验数据最好的一组列表计算，表格形式自拟。纵向应变平均值 2 3 1εεε?+?= ?纵横向应变平均值 2 2ε εε?+?= ?横

试验一弹性模量和泊松比的测定实验

试验一弹性模量和泊松比的测定实验弹性模量和泊松比的测定实验大纲 1. 通过材料弹性模量和泊松比的测定实验，使学生掌握测定材料变形的基本方法，学会拟定实验加载方案，验证虎克定律。 2. 电测材料的弹性模量和泊松比，使学生学会用电阻应变计和电阻应变仪测量材料的变形。主要设备：材料试验机或多功能电测实验装置；主要耗材：低碳钢拉伸弹性模量试样，每次实验1根。拉伸弹性模量（E ）及泊松比（μ）的测定指导书一、实验目的 1、用电测法测量低碳钢的弹性模量E 和泊松比μ 2、在弹性范围内验证虎克定律二、实验设备 1、电子式万能材料试验机 2、XL 2101C 程控静态电阻应变仪 3、游标卡尺三、实验原理和方法测定材料的弹性模量E ，通常采用比例极限内的拉伸试验，材料在比例极限内服从虎克定律，其关系式为: （1-1）由此可得（1-2）式中：E ：弹性模量 P ：载荷 S 0：试样的截面积 ε：应变 ΔP 和Δε分别为载荷和应变的增量。由公式（1-2）即可算出弹性模量E 。实验方法如图1-1所示，采用矩形截面的拉伸试件，在试件上沿轴向和垂直于轴向的两面各贴两片电阻应变计，可以用半桥或全桥方式进行实验。 1、半桥接法：把试件两面各粘贴的沿轴向（或垂直于轴向）的两片电阻应变计（简称工作片）的两端分别接在应变仪的A 、B 接线端上，温度补偿片接到应变仪的B 、C 接线端上，然后给试件缓慢加载，通过电阻应变仪即可测出对应载荷下的轴向应变轴r ε值（或横向应变值横r ε）。再将实际测得的值代入（1-2）式中，即可求得弹性模量E 之值。

2、全桥接法：把两片轴向（或两片垂直于轴向）的工作片和两片温度补偿片按图1-1中（a)(或（b))的接法接入应变仪的A 、B 、C 、D 接线柱中，然后给试件缓慢加载，通过电阻应变仪即可测出对应载荷下的轴向应变值轴r ε（或垂直于轴向横r ε），将所测得的ε值代入（1-2）式中，即可求得弹性模量E 之值。在实验中，为了尽可能减少测量误差，一般采用等增量加载法，逐级加载，分别测得各相同载荷增量△P 作用下产生的应变增量△r ε，并求出△r ε的平均值，这样由（1-2）式可以写成（1-3）式中，为实验中轴向应变增量的平均值。这就是等量加载法测E 的计算公式。图1-9测定的贴片及接线方案等量加载法可以验证力与变形间的线性关系。若各级载荷的增量△P 均相等，相应的由应变仪读出的应变增量△ε也应大致相等，这就验证了虎克定律。测定泊松比μ值。受拉试件的轴向伸长，必然引起横向收缩。在弹性范围内，横向线应变ε横和轴向应变ε轴的比值为一常数，其比值的绝对值即为材料的泊松比，通常用μ表示。（1-4）四、实验步骤 1、测量试件的尺寸，将试件两面沿纵向和横向各贴一片电阻应变计的试件安装在电子拉伸试验机实验装置上。 2、根据采用半桥或全桥的测试方式，相应地把要测的电阻应变计和温度补偿片接在智能静态应变仪接线柱上。 3、打开静态应变仪电源，预热20分钟，设定好参数。 4、实验采用试验机自动加载，先对试件预加初载荷100N 左右，用以消除连接间隙等初始因素的影响，然后记下应变仪初始读数，当作相对零位，然后分级递增相等的载荷△P ＝20N ，分5级进行实验加载，从荷载开始，依次按120N 、140N 、160N 、180N 、200N 进行加载，记录下每级加载后应变仪上相应的读数。实验至少进行两次，取线性较好的一组作为本次实验的数据。五、实验结果处理根据实验数据，分别算出算术平均值，再由式（1-5）和式（1-6）算出相应的弹性模量和泊松比值。表格轴向应变载荷 120 N 140 N 160 N 180 N 200 N 100N

材料弹性模量E和泊松比实验测定

实验三材料弹性模量E 和泊松比μ的测定实验一、实验目的 1、测定常用金属材料的弹性模量E 和泊松比μ。 2、验证胡克（Hooke ）定律。二、实验仪器设备和工具 1、组合实验台中拉伸装置 2、XL2118系列力＆应变综合参数测试仪三、实验原理和方法试件采用矩形截面试件，电阻应变片布片方式如图3-1。在试件中央截面上，沿前后两面的轴线方向分别对称的贴一对轴向应变片R1、R1ˊ和一对横向应变片R2、R2ˊ，以测量轴向应变ε和横向应变εˊ。补偿块图 3-1 拉伸试件及布片图 1、弹性模量 E 的测定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。为了尽可能减小测量误差，实验宜从一初载荷00(0)P P ≠开始，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?，并求出ε?的平均值。设试件初始横截面面积为0A ，又因L L ε=?，则有 A E P ε??=0 上式即为增量法测E 的计算公式。式中 0A — 试件截面面积 ε? — 轴向应变增量的平均值组桥方式采用1/4桥单臂测量方式，应变片连接见图3-2。

R 1 R 工作片 Uab A C 补偿片 R 3 R 4 机内电阻 D E 图3-2 1/4桥连接方式实验时，在一定载荷条件下，分别对前、后两枚轴向应变片进行单片测量，并取其平均值 '11()2 εεε+=。显然ε代表载荷P 作用下试件的实际应变量。而且前后两片应变片可以相互抵消偏心弯曲引起的测量误差。 2、泊松比μ的测定利用试件上的横向应变片和纵向应变片合理组桥，为了尽可能减小测量误差，实验宜从一初载荷00(0)P P ≠开始，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，横向应变增量ε'?和纵向应变增量ε?。求出平均值，按定义 'εμε ?=? 便可求得泊松比μ。四、实验步骤 1、明确试件尺寸的基本尺寸，宽30mm ，厚5mm 。 2、调整好实验加载装置。 3、按实验要求接好线，调整好仪器，检查整个测试系统是否处于正常工作状态。 4、均匀缓慢加载至初载荷P 0，记下各点应变的初始读数；然后分级等增量加载，每增加一级载荷，依次记录各点电阻应变片的应变值，直到最终载荷。将实验记录填入实验报告 5、作完实验后，卸掉载荷，关闭电源，整理好所用仪器设备，清理实验现场，将所用仪器设备复原，实验资料交指导教师检查签字。

衬垫弹性常数测定实验方案

衬垫弹性性能测定实验 1. 实验目的通过本实验测定自润滑关节轴承织物衬垫的弹性常数，具体是指衬垫纵向弹性模量E1,横向弹性模量E2，1、2平面剪切弹性模量G12；观察衬垫内部纤维束的横截面 2. 实验设备材料拉力试验机，电阻应变计，电阻应变仪，游标卡尺，扫描电镜（SEM）3. 实验试样：本试样按相应国家标准GB T1446-2005，GB T3355-2005,GB/T 3354-1999 来制备,试样的形状如图1所示。本试样经线方向（经向）是由PTFE纤维和Nomex 纤维混合编织而成，纬线方向（纬向）仅由Nomex纤维组成，选择经向为纵向，用1表示，纬向为横向用2表示。为了防止因明显的不连续而引起试样的提前失效，试件两端加有加强片，加强片的材料一般为铝合金或纤维增强塑料板。试件的尺寸规定按表1所示： L—试样长度；b—试样宽度；h—试样厚度；D—加强片的长度； l—试样工作段；h0—加强片的厚度；q—加强片的斜削角图1 试件形状示意图图2为三种复合材料试件在拉伸载荷下应变测定示意图

图2 三种复合材料试件在拉伸载荷下应变测定示意图 4. 实验方案：测定最大载荷时的加载速度为5mm/min 测定拉伸弹性模量、泊松比和剪切模量的时候，加载速度为2mm/min。为了验证应力-应变关系的线性，加载方式采用多次等级加载，由于对偏轴(±45°)拉伸应力-应变关系有较大的非线性，为准确得出曲线，仍应采用等级加载，而且级差应小些。每种试样为10个：2个用于测定最大载荷，其余8个用于衬垫弹性性能的获得。 5. 实验步骤 5.1 连续加载至试样失效，记录最大载荷值。 5.2 弹性常数测定（1）用游标卡尺测量复合材料板状试件有效段的尺寸。（2）粘贴电阻应变片，将应变片接入测量电路，电桥连接采用半桥串联接法。（3）加载测试。（4）计算结果，进行实验数据处理 6. 实验结果处理

(推荐)常用材料弹性模量及泊松比

（《钢结构设计规范》GB 50017━2003表3.4.3统一取弹性模量206000MPa。泊松比约为0.3 ）（有限元材料库的参数为：45号钢密度7890kg/m3,泊松比0.269，杨氏模量209000GP.）（HT200,弹性模量为135GPa,泊松比为0.27） (HT200 密度：7.2-7.3，弹性模量：70-80; 泊松比0.24-0.25 ;热膨胀系数加热： 10 冷却-8) （用灰铸铁 HT200，根据资料可知其密度为7340kg/m3，弹性模量为120GPa ,泊松比为0. 25）（HT200,弹性模量E=1.22e 11 Pa, 泊松比λ=0.25,密度ρ=7800 kg/m 3）（ HT200 122 /0. 3 /7. 2 ×10 - 6） (材料HT200,密度为7. 8103 kg / m 3 ,弹性模量为 145 GPa,泊松比为0.3) ( HT200,其弹性模量 E=140GPa,泊松比μ=0.25,密度ρ=7.8×10 3 kg/m 3) (模具材料为灰口铸铁 HT200,C-3.47%,Si-2.5%,密度 7210 kg / m3 ,泊松比 0.27。) (箱体材料为HT200,其性能参数为:弹性模量E=1.4×10 11 Pa,泊松比μ=0.3,密度为ρ=7.8×10 3 kg.m -3 ) (模型材料HT200,其主要物理与机械性能参数如下:密度7.25 t/m 3 ,弹性模量126 GPa, 泊松比0.3) (垫板的材料采用 HT200, 材料相关参数查表可得, 弹性模量 E = 1120 ×10 5 N /mm 2 , 泊松比μ= 0125, 密度ρ=712 ×10 - 9 t /mm 3) 表58-23，常用材料的弹性模量，泊松比和线胀系数

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

固体弹性常数的测量

固体弹性常数的测量超声波是一种弹性波，它在所有弹性材料中传播。其传播的特性与材料的弹性有关，如果弹性材料发生变化，超声的传播就会受到扰动，根据这个扰动，就可了解材料的弹性或弹性变化的特征。超声波测试就是利用超声波的传播特性与弹性材料物理特性之间的关系，通过测量超声波的传播特性参量，达到测量弹性材料物理参数的目的。在实际应用中，由于测试的对象和目的不同，具体的技术和措施是不同的，因而产生了一系列的超声测试项目，例如超声测厚、超声测硬度、超声测应力、超声测金属材料的晶粒度、超声测量弹性常数等。本实验通过研究固体中超声波的传播特性，从而进一步确定固体介质中几个常用的弹性常参数。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。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，为材料密度。

常用材料弹性模量及泊松比

（《钢结构设计规范》GB 50017━ （有限元材料库的参数为：45号钢密度7890kg/m3,泊松比，杨氏模量209000GP.）（HT200,弹性模量为135GPa,泊松比为） (HT200 密度：，弹性模量：70-80; 泊松比热膨胀系数加热：10冷却-8) （用灰铸铁 HT200，根据资料可知其密度为7340kg/m3，弹性模量为120GPa ,泊松比为0. 25）（HT200,弹性模量E= 11 Pa, 泊松比λ=,密度ρ=7800 kg/m 3）（ HT200 122 /0. 3 /7. 2 ×10 - 6） (材料HT200,密度为7. 8103 kg / m 3 ,弹性模量为 145 GPa,泊松比为 ( HT200,其弹性模量 E=140GPa,泊松比μ=,密度ρ=×10 3 kg/m 3) (模具材料为灰口铸铁 HT200,%,%,密度 7210 kg / m3 ,泊松比。) (箱体材料为HT200,其性能参数为:弹性模量E=×10 11 Pa,泊松比μ=,密度为ρ=×10 3 -3 ) (模型材料HT200,其主要物理与机械性能参数如下:密度 t/m 3 ,弹性模量126 GPa, 泊松比 (垫板的材料采用 HT200, 材料相关参数查表可得, 弹性模量 E = 1120 ×10 5 N /mm 2 , 泊松比μ= 0125, 密度ρ=712 ×10 - 9 t /mm 3) 表58-23，常用材料的弹性模量，泊松比和线胀系数

常用弹性模量及泊松比 ━━━━━━━━━━━━━━━━━━名称弹性模量E 切变模量G 泊松比μ GPa GPa ──────────────────镍铬钢 206 合金钢 206 碳钢 196-206 79 铸钢 172-202 球墨铸铁 140-154 73-76 灰铸铁 113-157 44 白口铸铁 113-157 44 冷拔纯铜 127 48 轧制磷青铜 113 41 轧制纯铜 108 39 轧制锰青铜 108 39

复合材料力学行为研究实验(有试件图)

复合材料力学行为研究实验一般材料力学研究的是均匀分布、各向同性的材料，但是现在又出现了并且在工程上越来越广泛使用的一种材料叫复合材料。它是一种各向异性材料。复合材料是两种或两种以上不同性能的材料用物理或化学方法制成的具有新性能的材料，一般复合材料的性能优于其组分材料的性能。复合材料在力学行为上有什么特点，各向异性表现在哪些方面？各向异性材料如何测量它的弹性常数，不同纤维铺层方向和不同加载方向的力学性能有何差别，什么是沿轴性态和离轴性态?… 为了便于学生研究探讨这些问题，我们专门加工了一种增强材料沿单向铺层的复合材料板（如图1所示）。由于是单向增强，所以回避了许多复合材料研究上的复杂问题。图1 单层复合材料构造形式图2 坐标定义本试验主要研究的具体材料是玻璃纤维单向增强复合材料。玻璃纤维的弹性模量约为80~85GPa, 基体是环氧树脂，其弹性模量约为3~5Gpa 。其纤维与环氧树脂的体积比约为1： 1。同时还提供了双向增强复合材料（正交增强），其两个方向纤维的比例为18：14和部分金属材料。一．实验原理和试验方法材料的弹性常数是描述材料力学性能的一项基本参数。作为衡量材料的刚度和弹性变形行为的特征值，它是理论计算和工程设计中一项非常重要的指标。我们熟知的材料，比如金属材料都是各向同性材料，独立的弹性常数是两个，即扬氏弹性模量E 和泊松比υ(或剪切弹性模量G)。而复合材料，由于其突出的各向异性的性质，独立的弹性常数增加了。为了测定复合材料的弹性常数, 将被测材料加工为纤维与加载方向成0°、45°和90°的三种试件。每种试件的三个方向的应变即纵向应变、横向应变和45゜方向的应变均采用粘贴电阻片的方法测量。应变片信号按一定的组桥方式接到测量电桥上，可利用数字静态应变仪直接定点读取应变信号或利用数据采集系统自动纪录载荷、应变数据。对实验数据进行线性回归的处理，按下列公式计算出复合材料的弹性常数： 0°试件： 111εσ= E 1212εε-=μ X σX X Y 2 3

用拉伸法测定金属材料的杨氏弹性模量实验过程

学会用拉伸法测定金属材料的杨氏弹性模量杨氏弹性模量是表征固体性质的重要物理量，尤其在工程技术中有其重要的意义，常用于固体材料抗形变能力的描述和作为选定机械构件的依据。测量杨氏弹性模量的方法很多，本实验采用拉伸法。 [实验目的] （1）学习测量杨氏弹性模量一种方法。（2）掌握用光杠杆法测量微小伸长量的原理和方法。（3）熟练掌握运用逐差法处理实验数据。 [实验仪器］ YMC —1杨氏弹性模量仪、光杠杆镜尺组、千分尺、钢卷尺、m 千克砝码若干。 [实验原理］在外力作用下，固体发生的形状变化叫形变，形变分弹性形变和范性形变。本实验测量钢丝杨氏弹性模量是在钢丝的弹性范围内进行的，属弹性形变的问题，最简单的弹性形变是在弹性限度内棒状物受外力后的伸长和缩短。设一根长度为L 、横截面积为S 的钢丝，沿长度方向施加外力F 后，钢丝伸长ΔL 。根据胡克定律：胁变（ΔL/L ）与胁强（F/S ）成正比，写成等式后，胁变前的比例系数就是杨氏弹性模量即 L S FL Y ?= （17—1） Y 就是该钢丝的杨氏弹性模量，单位是NM -2。由式（17-1）可知，只要测量出等号右端的F 、L 、S 、ΔL 等量，即可测定杨氏弹性模量Y 。显然，F 、L 、S 可用一般量具测出，而钢丝的微小伸长量ΔL ，使用一般的量具进行精确的测量是困难的，这是因为ΔL 很小，当L 为1m ，S 为1mm 2 时，每牛顿力的伸长量ΔL 约为5×10-3mm ），不能用直尺测量，也不便于用大型卡尺和千分尺测量，所以，通常采用光杠杆法。杠杆的放大原理是大家熟知的，若利用光的性质，采用适当的装置，使之起到同样放大作用，这种装置就称为光杠杆（图 17-1）。光杠杆是由T 型足架和小镜组成，测量时，还必须加上读数系统的镜尺组（望远镜和标度尺，参阅图17-2）。在本实验中，光杠杆足架上的前双足应安放在杨氏模量仪固定平台上的沟槽内，后单足则置于钢丝下端的圆柱形夹头上。当钢丝伸长ΔL 时，光杠杆后单足随钢丝夹头下降ΔL ，此时，光杠杆小镜后仰α角（图 17-2），则：b L tg ?=α 其中，b 为光杠杆后单足到前双足的垂直距离。

常用材料弹性模量

常用材料弹性模量所谓弹性模量,是以在一定比例限度范围内拉伸应力和拉伸变形之比来表示。实际应用时，多以F-2 、F-5来表示2%或5%伸长时的应力。在GB∕T 13022-1991中7.3规定：作应力-应变曲线，从曲线的初始直线部分计算拉伸弹和模量，以E（MPa）表示，E=δ∕ξ，式中δ-应力，MPa；ξ-应变。在初始拉伸阶段，拉伸应力与形变化呈直线段，从这段应力与应变的关系可以计算试样的弹性模量。而我们通常检测的薄膜断裂拉伸强度以及断裂伸长率，对于张力的设定而言不具有任何参考性，印刷复合时加载在薄膜上的应力必须控制在薄膜产生弹性变形的范围内，否则就是薄膜不可逆的拉伸变形，将产生严重的尺寸变化。另外，薄膜张力设定还要考虑薄膜材料的受热稳定性，例如印刷干燥温度在50-80℃，复合干燥温度在55-90℃（水胶复合要高一些），复合热鼓温度在50-70℃等。常用材料的热稳定性依次为PET、NY ＞BOPP＞消光OPP＞CPP＞PE。

下面我们探讨一下常用材料的弹性模量及耐热性对张力设定的影响：1、双向拉伸薄膜作为表层基材,PET的弹性模量最高，其次是BOPP,再次是消光OPP，而BOPA在干燥条件时有良好的弹性模量（接近于PET薄膜），但受潮后挺度不足（弹性模量大幅降低，印刷套印困难）。同时，PET膜的热稳定性最好，其次是BOPP，再次消光OPP，由于消光OPP膜的弹性模量相对较低，同时热稳定性又较差，印刷冷却收卷后的回缩率较大，在夏季印刷收卷后易容易出现反粘现象，所以印刷消光OPP 时张力要调整得略小，干燥温度适当降低。 2、热封层基材的弹性模量同时CPP的热稳定性远高于PE薄膜，因而LDPE薄膜的多色套印非常困难，需要配方调整提高其弹性模量及耐热稳定性。对复合过程来说，最关键的是两贴合薄膜的张力匹配问题，也就是说复合后两层膜的回缩率要尽量一致，不然，轻则卷曲，重则产生遂道现象。例如，消光OPP干复铝箔，铝箔可以认为是不收缩，而消光OPP薄膜在加载复合张力的情况下经过50-80℃的烘箱，由于其弹性模量及耐热性都较PET及普通OPP差，因而松掉张力后的回缩率也会大一些，一般消光膜复合时张力要小干燥温度也要低一些。

【管理知识】材料弹性常数E、μ与材料切变模量G的测定(doc 10页)

【管理知识】材料弹性常数E、μ与材料切变模量G的测定(doc 10页) 部门： xxx 时间： xxx 整理范文，仅供参考，可下载自行编辑