测定材料弹性模量实验复习课程

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弹性模量的测定实验报告

弹性模量的测定实验报告弹性模量的测定实验报告引言：弹性模量是材料力学性质的一个重要参数，用于描述材料在受力后的变形程度。

本实验旨在通过测定金属材料的拉伸变形，计算其弹性模量，并探讨不同因素对弹性模量的影响。

实验装置与方法：实验中使用的装置主要包括拉伸试验机、测量仪器和金属试样。

首先，选择一根长度为L、直径为d的金属试样，并对其进行表面处理以确保试样表面光滑。

然后，在拉伸试验机上夹住试样的两端，使其处于拉伸状态。

通过加载装置施加拉力，同时使用测量仪器记录试样的变形程度。

实验步骤：1. 准备工作：清洁金属试样表面，确保试样无明显缺陷。

2. 安装试样：将试样放入拉伸试验机夹具中，调整夹具使试样两端固定。

3. 测量初始长度：使用游标卡尺等测量工具测量试样的初始长度L0。

4. 施加拉力：通过加载装置施加逐渐增加的拉力，同时记录下相应的拉伸变形量。

5. 测量最终长度：当试样断裂时，使用测量工具测量试样的最终长度L1。

6. 数据处理：根据测得的拉伸变形量和试样的几何参数，计算弹性模量。

结果与讨论：根据实验数据，我们计算得到了金属试样的弹性模量。

在本实验中，我们选择了不同材料的试样进行测试，包括铜、铝和钢等。

通过对比不同材料的弹性模量，我们可以发现不同材料具有不同的弹性特性。

此外，我们还探究了温度和应变速率对弹性模量的影响。

实验结果表明，随着温度的升高，金属材料的弹性模量会发生变化。

这是因为温度的变化会导致材料内部晶格结构的改变，进而影响材料的弹性性质。

另外，应变速率也会对弹性模量产生影响。

较高的应变速率会导致材料内部的位错运动增加，从而使材料的弹性模量降低。

结论：通过本实验，我们成功测定了金属材料的弹性模量，并探究了不同因素对弹性模量的影响。

实验结果表明，不同材料具有不同的弹性特性，且温度和应变速率对弹性模量有一定的影响。

这对于材料科学和工程应用具有重要的意义，可为材料选择和设计提供参考依据。

总结：本实验通过测定金属材料的拉伸变形，计算其弹性模量，并探讨了不同因素对弹性模量的影响。

物理实验技术中的材料弹性模量测量与分析方法

物理实验技术中的材料弹性模量测量与分析方法引言：材料弹性模量是衡量材料力学性质的重要参数之一。

准确测量材料的弹性模量对于材料工程和科学研究具有重要意义。

本文将介绍物理实验技术中常用的材料弹性模量测量与分析方法。

一、绳振动法绳振动法是一种简单而常用的测量材料弹性模量的方法。

它基于弦线的简谐振动原理。

实验中，将被测材料制成一根细长的绳，并用两个夹子固定在实验装置上。

然后，通过施加外力使绳发生振动，观察振动的频率和振幅。

根据弦线的横波振动理论，可以通过调整外力大小和观测振动频率来计算材料的弹性模量。

二、悬臂梁弯曲法悬臂梁弯曲法是测量材料弹性模量的常用方法之一。

实验中，将被测材料加工成一根悬臂梁，并通过一端固定在实验装置上。

然后，施加力矩使悬臂梁发生弯曲，并测量悬臂梁的挠度和施加力矩大小。

根据悬臂梁的弯曲理论，可以通过挠度和力矩的关系来计算材料的弹性模量。

三、压缩法压缩法是一种常用的测量材料弹性模量的方法。

实验中，将被测材料放置在实验装置中，并施加一定的压缩力。

通过测量材料的应变和压缩力大小，可以计算材料的弹性模量。

压缩法适用于各种材料，但要求材料具有较好的可压缩性。

四、剪切法剪切法是一种特殊的测量材料弹性模量的方法。

实验中，将被测材料制成一块平面，并在其上施加一个剪切应力。

通过测量材料的剪切应变和剪切应力大小，可以计算材料的弹性模量。

剪切法适用于各种材料，特别适用于流体力学实验中。

五、共振频率法共振频率法是一种高精度测量材料弹性模量的方法。

实验中，将被测材料加工成一块薄膜，并固定在实验装置上。

然后，通过外部激励使薄膜共振，并测量共振的频率。

根据共振频率和材料的几何尺寸，可以计算材料的弹性模量。

共振频率法具有高度精确的测量结果，但其实验要求较高。

六、分子动力学模拟分子动力学模拟是一种基于计算机模拟的材料弹性模量测量方法。

利用分子动力学模拟软件，可以在计算机上模拟材料内部原子和分子的运动行为，并计算材料的弹性模量。

材料弹性模量及泊松比的测定实验报告

材料弹性模量及泊松比的测定实验报告实验报告：材料弹性模量及泊松比的测定摘要：本实验旨在测定材料弹性模量及泊松比。

通过应力-应变曲线的测试和一系列实验数据的计算，得出了实验室中使用的材料的弹性模量和泊松比。

研究表明，该材料的弹性模量为 (数值) GPa，泊松比为 (数值)。

介绍：弹性模量和泊松比分别是材料学中的两个关键参数。

前者是一个材料的柔韧性和刚性的直接衡量，后者则是该材料规模下的变形能力。

通过测量这些参数，研究人员可以精确地了解材料的物理性质，从而促进工业和科学在各个领域实现应用。

方法和实验：采用标准测量方法，分别进行了弹性模量和泊松比的测试。

我们使用了实验室中标准化的设备，包括试样夹、应变计和拉伸机等等。

首先，我们将试样夹紧在两个夹具之间，并应用标准的拉伸力以测量应变。

随着施加的拉力增加，试样的应变会逐渐增加。

在此期间，应变计可以帮助测量应变的大小。

我们测试了不同施加的拉力，并记录了相应的应变值。

随后，我们使用应力-应变图分析了每个测试的数据。

通过计算纵向应力值，可以非常准确地得出材料的弹性模量。

根据一组关键的数学公式，我们还计算出了泊松比。

结果和讨论：经过多次测试和计算，我们得出了该试样的弹性模量和泊松比。

实验表明，该材料的弹性模量为 (数值) GPa，泊松比为 (数值)。

这两个值是十分重要的，因为他们可以描述出材料的一些关键物理特性，如材料的硬度、柔韧性、伸长性和脆性等等。

总结：本次实验结果表明，该材料的弹性模量和泊松比非常接近理论数值，从而验证了该实验方法的准确性。

这个实验为进一步研究和探索材料学提供了有力的数据和理论基础。

弹性模量的测量实验报告

弹性模量的测量实验报告一、实验目的1、掌握测量弹性模量的基本原理和方法。

2、学会使用相关实验仪器，如拉伸试验机等。

3、加深对材料力学性能的理解，培养实验操作能力和数据处理能力。

二、实验原理弹性模量是描述材料在弹性变形阶段应力与应变关系的比例常数，通常用 E 表示。

对于一根长度为 L、横截面积为 S 的均匀直杆，在受到轴向拉力 F 作用时，其伸长量为ΔL。

根据胡克定律，在弹性限度内，应力（σ ＝ F/S）与应变（ε ＝ΔL/L）成正比，比例系数即为弹性模量E，即 E ＝σ/ε ＝（F/S)／（ΔL/L) ＝ FL/（SΔL)。

在本实验中，通过测量施加的拉力 F、试件的初始长度 L、横截面积 S 和伸长量ΔL，即可计算出弹性模量 E。

三、实验仪器1、拉伸试验机：用于施加拉力并测量力的大小。

2、游标卡尺：测量试件的直径，以计算横截面积。

3、钢尺：测量试件的长度。

四、实验材料选用圆柱形的金属试件，如钢材。

五、实验步骤1、测量试件尺寸用游标卡尺在试件的不同部位测量其直径，测量多次取平均值，计算横截面积 S ＝π(d/2)＾2，其中 d 为平均直径。

用钢尺测量试件的初始长度 L。

2、安装试件将试件安装在拉伸试验机的夹头上，确保试件与夹头同轴，且夹持牢固。

3、加载测量缓慢启动拉伸试验机，逐渐施加拉力 F，记录下不同拉力下试件的伸长量ΔL。

加载过程应均匀缓慢，避免冲击。

4、数据记录记录每次施加的拉力 F 和对应的伸长量ΔL，至少测量 5 组数据。

5、实验结束实验完成后，缓慢卸载拉力，取下试件。

六、实验数据处理1、计算应变根据测量得到的伸长量ΔL 和初始长度 L，计算应变ε ＝ΔL/L 。

2、计算应力由施加的拉力 F 和横截面积 S，计算应力σ ＝ F/S 。

3、绘制应力应变曲线以应力为纵坐标，应变为横坐标，绘制应力应变曲线。

4、计算弹性模量在应力应变曲线的弹性阶段，选取线性较好的部分，计算其斜率，即为弹性模量 E 。

材料弹性模量的测定实验报告

材料弹性模量的测定实验报告材料弹性模量的测定实验报告引言：弹性模量是材料力学性质的重要指标之一，它反映了材料在受力时的变形能力。

本实验旨在通过测定材料在不同受力状态下的应力和应变关系，计算出材料的弹性模量。

实验仪器与原理：本实验使用了弹性模量测定仪，该仪器由弹簧、测量装置和数据采集系统组成。

实验原理基于胡克定律，即应力与应变成正比。

实验步骤：1. 准备工作：清洁实验仪器，确保其工作正常。

2. 安装试样：将待测材料样品固定在测量装置上，确保其受力均匀。

3. 施加载荷：通过调节弹簧的拉伸或压缩，使试样受到一定的力。

4. 测量应变：使用应变计测量试样在受力状态下的应变值。

5. 记录数据：记录不同受力状态下的应力和应变数值。

6. 数据处理：根据记录的数据，绘制应力-应变曲线，并计算出材料的弹性模量。

实验结果与分析：根据实验数据计算得出的应力-应变曲线如下图所示：[插入应力-应变曲线图]从图中可以看出，材料在受力状态下呈现线性关系，符合胡克定律。

根据线性段的斜率，即弹性模量的定义式E=σ/ε，可以计算出材料的弹性模量。

实验误差分析：在实验过程中，存在一定的误差来源。

首先，由于测量仪器的精度限制，测量结果可能存在一定的偏差。

其次，试样的制备和安装也可能引入误差。

此外，实验环境的温度和湿度变化也可能对测量结果产生一定的影响。

结论：通过本实验测定得到的材料弹性模量为XMPa。

实验结果表明，该材料具有较高的弹性，能够在受力时保持较小的变形。

实验的局限性与改进：本实验仅考虑了单一材料的弹性模量测定，未考虑材料的温度和湿度等因素对弹性模量的影响。

进一步的研究可以考虑引入多种材料的对比实验，以及对温度和湿度等因素进行更加详细的控制和分析。

总结：本实验通过测定材料的应力和应变关系，计算出了材料的弹性模量。

实验结果表明，该材料具有较高的弹性，能够在受力时保持较小的变形。

实验过程中存在一定的误差来源，需要进一步改进实验设计和控制条件。

常用材料弹性常数测量实验

-104 321
154
-87.5
-123 385.5 185 -105.5
-143 447.5 217.5 -126
-159
512
246
-143
材料尺寸 29.97 ㎜×5.14 ㎜
计算 E
计算
E=
14 103 N 29.97 5.14106m2 512 10-3
2.035108Pa=203.5MPa
6、实验结果分析（1）本实验的误差来自很多方面，其中比较主要的方面有：由于应变片的横向效应引起的误差；由于所加载荷不是只有轴向载荷应起的误差；等。本实验六个应变片的应变数据记录如附页所示，从图中可以看出，上下表面位置相对的两片应变片在相同载荷下测出的应变相差还是比较大的，究其原因，我认为很可能是因为所加的载荷并不是只有轴向载荷，可能还有横向的载荷，因此造成上下表面位置相对的两片应变片在相同载荷下的拉压程度不同，从而应变片的应变相差较大。对于这种情况，我采取的处理方法就是将上下表面位置相对的两片应变片所测得的载荷取平均值，这样就会比较好的反映这个方向上的应变。在轴向载荷下，0o 方向上的应变和 45o 方向上的应变正负号相同，但 45o 方向上的应变小于 0o 方向上的应变，90o 方向上的应变和 0o、45o 方向上的应变正负号相反。三个方向上的应
376
176
14
329
161
-88
442
209
16
392
187 -109
503
248
18
458
216 -127
566
276
90o
0o 平均
45 ° 平均
90o 平均
1

动力学共振法测定材料的弹性模量

动力学共振法测定材料的弹性模量
材料的弹性模量是材料力学的一个重要参量（举例），之前已用静态拉伸法测过，这学期我们用动态法测量，动态法是国家标准推荐方法，可进行变温测量。

（一）实验原理介绍
1 弹性模量描述材料自身弹性的物理量（工程应用）
2 理论推导可知E=1.6067L3mf4/d4（书后附录仔细阅读、推导）
L金属棒长度提问：本实验中怎样测量合理？（单次测量还是多次测量）
m 金属棒质量提问：本实验中怎样测量合理？（用什么工具测量，单次测量还是多次测量）
d 金属棒直径提问：本实验中怎样测量合理？（用什么工具测量，单次测量还是多次测量）
f 金属棒固有频率共振法测量
需明晰的概念-----提问、讨论
1. 测得的为共振频率，与固有频率有区别？
2. 基频？谐波？----我们测什么频率？----公式
3. 怎样测量共振频率？（假信号如何甄别----撤偶法、峰宽？、降低信号源电压等）
鼓励学生摸索、分析----意义！
④节点？内插法？如何测量？
（二）实验仪器介绍
信号发生器—>弹性模量测试台—>示波器
（各部分重要功能介绍，示波器可提问）
（三）实验内容及要求
1 测长度、质量、直径
2 测共振频率
3 内插法测共振频率
(四) 实验中注意事项
1 试样调扎方法
2 周期性的策动力不能过大（过大容易产生伪信号）
3 伪信号判断方法：听声音（十分尖锐），抬起棒，信号消失为真，否则为假。

实验电测法测定材料弹性模量E、μ

实验一、电测法测定材料弹性模量E、μ一、实验目的1．学习电测方法。

2．电测法测定材料的弹性模量E、μ。

二、实验仪器设备1．弯曲梁实验装置。

2．数字式电阻应变仪。

三、实验装置与实验原理图 1 图 2 1．实验装置见图1和图2，拔下销子3，卸下加载横梁8，卸下传感器9，从传感器上旋下加载压头7，然后将万向接头旋到加载系统5上，再将传感器旋到万向接头上，传感器下端与上夹头连接，下夹头安装在试验机架底座的孔内（注意：螺母不要旋紧，留有一定的活动距离，使其起到万向接头的作用；另外保护试件，以免试件被压弯），接着调整好上、下夹头之间的距离，将E、μ试件放入上、下夹头内，对准孔，插入销子，就可进行试验了。

图 3 图 42．实验原理试件上沿着试件轴向和横向各粘贴两片应变片，补偿块上粘贴四片应变片见图3，按图4接两个测量桥，对试件加载，记录载荷P ，并分别记录测得的轴向应变εP 和横向应变εP /，由公式P A P E ε= 计算出弹性模量E ，由公式 pp εεμ/=计算出泊松比μ。

实验一电测法测定弹性模量E 和泊松比μ实验日期：：室温小组成员（一）实验目的（二）实验设备、仪器（三）实验记录表1 测定E 和μ实验试件原始尺寸试件材料宽度 b (mm) 厚度 t(mm)横截面面积A 0 (mm 2)长度 L (mm)152.5（四）结果处理弹性模量：泊松比：（五）问题讨论1．电测法测定材料的E 和μ值时应测何值？2．电阻应变片的作用是什么？3．写出电阻应变仪的读数应变表达式εd ？4．温度补偿片的作用是什么？5．应变片在电桥中的接线方法有哪两种？6．根据逐级加载时载荷和变形的读数记录，作图验证虎克定律。

P E=εο∆A ∆=εεμ∆∆ O ε实验二、纯弯曲梁正应力电测实验一、实验目的1．电测法测定纯弯曲梁正应力分布规律。

2．验证纯弯曲梁正应力计算公式。

二、实验装置与仪器1．纯弯曲梁实验装置。

2．数字式电阻应变仪。

动力学法测定材料的杨氏弹性模量

动力学法测定材料的杨氏弹性模量【预习题】1. 外延测量法有什么特点？使用时应注意什么问题？答：所谓外延测量法，就是所需要的数据在测量数据范围之外，一般很难测量，为了求得这个数，采用作图外推求值的方法。

具体地说就是先使用已测数据绘制出曲线，再将曲线按原规律延长到待求值范围，在延长线部分求出所要的值。

使用外延测量法时应注意：外延法只适用于在所研究范围内没有突变的情况，否则不能使用2．悬丝的粗细对共振频率有何影响？答：就某一悬点而言，悬丝的直径越大时，共振频率反而越小。

因为共振频率与阻尼的关系为ω=径大时，阻尼相应较大，即δ大，则共振频率应该较小。

但本实验用作图内插法求取的是悬点在节点时棒作的无阻尼共振的频率，因此，悬丝的粗细对最终结果影响不大，当然，悬丝直径也不可过粗，太粗的悬丝对于棒振动时振幅的影响很大，即2222204)(pp f A ωδωω+-=变小，而不利于信号的拾取。

【思考题】1．在实际测量过程中如何辨别共振峰真假？答：理论上认为，“改变信号发生器输出信号的频率，当其数值与试样棒的某一振动模式的频率一致时发生共振，这时试样振动振幅最大，拾振器输出电信号也达到最大”。

实验中，并非示波器检测到信号峰值处频率都为样品棒的共振频率，由样品支架和装置其它部分的振动也会导致示波器检测到极值信号。

因此正确真假判别共振信号对于测量相当重要。

真假共振峰的判别方法有好几种，如：………而预估法和撤耦法结合起来用比较好：预估法可判断出共振频率的大致范围，而撤耦法则可做进一步精确判断。

另外，还可以在不放铜棒的情况下先做一个粗略检测，即将可能的干扰信号频率做一个排除。

2．如何测量节点的共振频率。

答：从实验装置图中可以看出，试样振动时，由于悬丝的作用，棒的振动并非原理中要求的自由振动，而是存在阻尼下的受迫振动，所检测共振频率随悬挂点到节点的距离增大而增大。

若要测量（27-1）式中所需的试样棒基频共振频率，只有将悬丝挂在节点处，处于基频振动模式时，试样棒上存在两个节点，它们的位置距离分别为0.224L和0.776L 处。

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测定材料弹性模量实验
一、实验目的
1、验证单向拉伸时的虎克定律并测定低碳钢的弹性模量E和泊松比μ。

2、了解电测法的基本原理，学习电阻应变仪的操作。

二、实验设备
1、万能材料实验机
2、CM—1C型型数字静态应变仪
3、游标卡尺
三、测试原理及装置
测定钢材弹性常数时，一般采用在比例极限内的拉伸试验。

本实验采用低碳钢矩形截面试件，试件形状如图3—1所示，截面名义尺寸为10mm×50mm；材料屈服极限σs=235.2MPa测试原理如下：
钢材在比例极限内服从虎克定律，其表达式为：。