实验一 电测法测定金属铝的弹性模量一、实验目的1•测定金属材料铝的拉伸弹性模量E （杨氏模量）并验证虎克定律2. 学习掌握电测法的原理和电阻应变仪的操作二、实验原理板试样的布片方案如图1-1所示在试样中部截面上，沿正反两侧分别对称地布有一对轴向片R试 样受拉时轴向片R的电阻变化为△ R，相应的轴向应变为£ E的测试方法如下：p1．E 的测试弹性范围内E二乞代表q-£曲线直线部分的斜率由于试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减少测量误差，试验宜从初载P开始，P工0,与P对应的应变仪读0 0 0数£可预调到零,也可设定一个初读数，而E可通过下式测定（图1-2）,即pAgE =—A£~nP — P■0 A ( £ — £ )0 n 0maxP 为试验的末载荷,为保证模型试验的安全,试验的最大载荷 P 应在试验前按同类材料的弹性极 0限c图 1-2 E 的测定图 1-1 板试件布片方案C内接电阻工作片补偿片P ~Po-，其中 P VPn max.每增加一个△ P,即记图 1-3 几种不同的组桥方式为验证虎克定律,载荷由P到P可进行分级加载，AP0n录一个相应的应变读数，检验£的增长是否符合线性规律.用上述板试样测E,合理地选择组桥方式可有效 地提高测试灵敏度和试验效率. 下面讨论几种常见的组桥方式。
1）单臂测量（图 1-3a）试验时，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£ + £后显然（£ -£ ）即代表载荷在（P-P ）作用下试样的实际应变量而且£消除了偏心弯n02 n 0 n 0曲引起的测量误差2）轴向片串联后的单臂测量（图 1-3b）为消除偏心弯曲的影响，可将前后轴向片串联后接在同一桥臂（AB）上，而相邻臂（BC）接相同阻 值的补偿片受拉两轴向片的电阻变化分别为f A R + A R1-1)A R = p MI A R - A RPM△ R为偏心弯曲引起的电阻变化，拉、压两侧大小相等方向相反，根据桥路原理AB臂有：MA R A R + A R + A R - A R A R1 — p M p — p—R R + R R1因此轴向片串联后，偏心弯矩的影响自动消除，而应变仪的读数就等于试样的应变即£弋，显然测仪 p 量灵敏度没有提高 3） 串联后的半桥测量（图 1-3C）若两轴向片串联后接AB；两横向片串联后接BC,偏心弯曲的影响可自动消除，而且温度可自动补偿 4） 全桥测量（图 1-3d）按图3-12d的方式组桥进行全桥测量，不仅消除了偏心和温度的影响，而且输出电压是单臂测量的2 （1+P ）倍即：£ — 2£ （1 + 卩） （1—5）仪 p测量灵敏度比单臂工作时提高2 （1+p ）倍。
三、实验设备1.5吨万能试验机；电阻应变仪；板试样试验装置（五）试件：平板试件多用于电测法，试件形状及贴片方位如 图 1—1 所示为了保证拉伸时的同心度，通 常在试件两端开孔，以销钉与拉伸夹头连接，同时可在试件正反面贴应变片，以提高试验结果的准 确性六、实验步骤1. 实验准备 检查试件及应变片和应变仪是否正常2. 拟定加载方案 根据材料手册，拟定加载方案3. 组成测量电桥测定弹性模量E，以前后两面轴线上的轴向应变片与温度补偿应变片组成半桥接线方式进行测量，如 图 1—4 所示4. 进行实验5. 检查实验数据2B图 1-4 半桥的接法Rl、R2为两个轴向应变片，Rk为温度补偿应变片八）实验数据处理1. 采用平均法确定E的数值2． 完成试验报告参考表格：附表 2 （实验数据）--P20004000 60008000 10000△P2000200020002000£p△£返程应 变读数M ££p△£ 'p九、思考题1. 根据实验测得的 E 值与已知 E 值作对比，分析误差原因实理2. 思考消除偏心弯曲的原理。