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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 22315-2008l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相应的轴向 变形的一组数字数据对
2、。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用电测方法测定低碳钢的弹性模量E 及泊松比;2应用电测原理进行应变
3、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。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
4、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
5、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 68736352547.88 78545762154.56 87354370860.60 相关系
6、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!