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1、金属材料弹性模量E 泊松比的测定 东南大学力学实验中心 一、弹性模量试验标准 lGB/T 22315-2008 l金属材料 弹性模量和泊松比试验方法 l2008-8-5颁布，2009-4-1实施 二、实验要求 l试验机应按GB/T 16825.1进行检 验，其准确度应为1级或优于1级 。 力的同轴度 l试验机夹持装置应能使试样承受轴向力，在 初轴向力与终轴向力之间，在各个方向上在 试样相对两侧测定的应变变化量与平均值之 间的最大值（即最大弯曲应变）不超过平均 值的3%。 二、实验数据处理 l1 图解法 l2 拟合法 最小二乘法图示 最小二乘法公式 l拟合法 l试验时，在弹性范围内记录轴向力和其
2、相应的轴向 变形的一组数字数据对。 l数据对的数目一般不少于8对。 l用最小二乘法将数据对拟合轴向应力-轴向应变直线 ，拟合直线的斜率即为杨氏模量，按下式计算。 l如无其他要求，按下式计算拟合直线斜 率变异系数，其值在2%以内，所得杨 氏模量为有效。 l试验时，在弹性范围内，在同一轴力下记录横向应 变和其轴向应变的一组数字数据对。 l数据对的数目一般不少于8对。 l用最小二乘法将数据对拟合横向应变其轴向应变 直线，拟合直线的斜率即为泊松比，按下式计算。 l计算拟合直线斜率变异系数，其值在2%以内， 所得泊松比为有效。 l推荐每个试样至少测试3次，并计算其平均值。 三、教学实例 1用电测方法测定
3、低碳钢的弹性模量E 及泊松比； 2应用电测原理进行应变测试； 3应用最小二乘法处理实验数据。 （一) 实验目的 (二)设备及仪器 l1Instron3367电子拉伸试验机 。 l2静态电阻应变仪 l3游标卡尺 l采用矩形截面试件，试件形状尺寸 及贴片方位请看试样。为了保证拉 伸时试验结果的准确性，同时在试 件两面贴应变片，以消除弯曲带来 的误差。 (三)试件 (四) 实验原 理 l1测定材料弹性模量E一般采用比例极限内 的拉伸试验方法，材料在比例极限内服从虎 克定律，其荷载与变形关系为： l为了验证力与变形的线性关系，采用增量法 逐级加载，分别测量在相同载荷增量 P作 用下试件所产生的应变增量
4、。 l最大应力值要在材料的比例极限内进行测试 ，故最大的应力值不能超过材料的比例极限 。 l加载级数一般不少于8级。 l2材料在受拉伸或压缩时，不仅沿纵向发生 纵向变形，在横向也会同时发生缩短或增大 的横向变形。由材料力学知,在弹性变形范围 内，横向应变y和纵向应变x成正比关系, 这一比值称为材料的泊松比。 实验时，如同时测出纵向应变和横向应 变，则可由上式计算出泊松比 (五)试验方法与步骤 l1在试件中间截面沿纵向轴线及其垂 直方向分别贴三个电阻应变片；在温度 补偿块上贴一个电阻应变片。 l将试件夹于试验机的下夹头，用单臂半 桥接线方法,把三个工作片及补偿片接 至电阻应变仪。 测量试样尺寸
5、l用游标卡尺测量试 件截面积尺寸，分 别测量试样标距的 两端和中间截面积 尺寸，计算截面积 面积，取三次的平 均值作为初始横截 面面积。 预拉伸 l在测试前对试样进行预拉伸， 减少夹具的影响。 标准化弹性模量实验 l每加一次 载荷，持 荷30秒， 读出并记 下各测点 的应变数 值和载荷 数值 l将测试结果代入有关公式进行计 算， l用最小二乘法求出E，。 弹性模量原始数据 纵纵向应变应变 1（ ) 纵纵向应变应变 2（ ) 纵纵向应变应变 平均值值 （) 应应力（ Mpa） 282-1813220.46 3928423827.84 49217833534.67 59027043041.23 6
6、8736352547.88 78545762154.56 87354370860.60 相关系数0.99999 变变异系数0.00076 泊松比原始数据 纵纵向应变应变 1（)横向应变应变 （) 282-93 392-128 492-160 590-192 687-223 785-255 873-283 相关系数0.99999 变变异系数0.00155 （7）实验数据点评 原数据修改后数据原数据 修改后数据 169.169.10.3050.305 275.171.50.2900.324 369.269.20.3050.305 470.670.60.3220.322 567.269.80.3070.307 671.371.30.3360.336 772.072.00.3360.336 866.170.30.3160.316 谢谢大家！
