低碳钢材料的拉伸弹性模量和泊松比测试电测法

低碳钢材料的拉伸弹性模量和泊松比测试电测法第一页，共23页。一、实验目的

1.测定低碳钢的弹性模量

2.测定低碳钢的泊松比

3.验证虎克定律

第一页第二页，共23页。一、实验设备和仪器

1、WUT-2004型全数字式

智能静态电阻应变仪

2、游标卡尺

3、弹性模量测试试样

4、拉压力传感器

第二页第三页，共23页。一、实验原理1、拉伸弹性模量

测定金属材料的弹性模量一般采用拉伸实验，实验试样的尺寸规格参照GB/T228-2002，本实验采用的试样为矩形试样，其装置和试样尺寸见图1和图2。第三页第四页，共23页。图1拉伸弹性模量测试装置示意图第四页第五页，共23页。第五页第六页，共23页。试件尺寸：材料截面尺寸（mm）截面面积（mm2）备注宽度厚度Q235101.212

应变计规格:应变计类型电阻值（欧姆）灵敏系数规格(mm)箔式120±0.52.082×1第六页第七页，共23页。根据虎克定律的关系式：

推导出弹性模量计算公式：

第七页第八页，共23页。为了验证材料在比例极限内受力与变形的线形关系，试验采用增量法，每增加一个等荷载△P，由应变仪测出相应的应变量ε，如果每次的应变量相同，就证明了虎克定律的正确性。设试样的截面面积为A，每次力的增量为△P，用全桥测量方法进行测量，则弹性模量的计算为：

第八页第九页，共23页。根据公式：式中：ε1和ε3为工作片；ε2和ε4为温度补偿片（不受力），因而得到：从而：第九页第十页，共23页。2、泊松比当拉杆内的应力不超过材料的比例极限时，它的纵向应变和横向应变的绝对值之比为一常数，此比值称为横向变形系数或泊松比，其关系式为：

式中：

为泊松比，ε＇为横向应变，ε为纵向应变。

第十页第十一页，共23页。弹性模量及泊松比系数的约值材料名称牌号E(105MPa)μ低碳钢Q2352.0-2.10.24-0.28中碳钢452.090

低合金钢16Mn2.0000.25-0.3合金钢40CrNiMoA2.100

灰口铸铁

0.6-1.650.23-0.27球墨铸铁

1.5-1.8

铝合金LY120.7200.33硬质合金

3.900

混凝土

0.155-0.370.16-0.18木材

0.09-0.12

第十一页第十二页，共23页。2、实验方法

1）确定加载的最大极限值，一般取：

PP=0.7~0.8PS

第十二页第十三页，共23页。2）确定初始加载值P0和增量荷载△P，确定△P主要依据最大极限PP和加载级数（一般分为5级），使得每一级的应变测量数有明显的区别。

本次实验取△P=20N第十三页第十四页，共23页。四、实验步骤1、用游标卡尺测量试样的宽度和厚度。2、将试样安装在小型电测实验装置上。3、将拉压力传感器上的测量线端子接到应变仪背面的第一组接线柱上：

全桥接法：将拉压力传感器上四根引线分别接到应变仪背面的A、B、C、D接线柱上。4、将被测试样应变计上的引线接到应变仪背面的第二组接线柱上,接法同上。第十四页第十五页，共23页。全桥电桥电路图第十五页第十六页，共23页。5、根据“WUT-98型智能全数字式静态应

变仪”使用操作要求，调整好应变仪。

6、作好准备工作后，开始进行试验，分

别测试纵向和横向应变，将试验数据

详细、准确地记录下来，一般试验要

重复进行2-3次。

7、结束试验后，将试验数据交实验指导

教师检查，合格后清理现场，经指导

教师同意后方可离开实验室。

第十六页第十七页，共23页。全桥接线方式示意图第十七页第十八页，共23页。全桥接线方式示意图第十八页第十九页，共23页。五、实验报告要求1、根据实验报告上的要求具体填写实验目的、实验设备及试验数据。2、依据试验数据及实验计算公式计算低碳钢的弹性模量和泊松比。3、对实验计算结果与理论值进行比较，分析误差原因。第十九页第二十页，共23页。五、思考题1、为什么要用增量法来进行试验？由初级荷载一次性加到最终荷载能否测出弹性模量？2、初载荷的大小对弹性模量值的测定有无影响？3、试件的截面尺