清华大学物理实验A1弹性模量的测量实验报告

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弹性模量实验报告

弹性模量实验报告

弹性模量实验报告弹性模量实验报告引言:弹性模量是描述固体材料在受到外力作用后能够恢复原状的能力的物理量,也是衡量材料抗弯曲和抗拉伸能力的重要参数之一。

本实验旨在通过测量不同材料的应力-应变关系,计算出它们的弹性模量,并比较不同材料的强度和刚度。

实验装置和步骤:实验装置主要包括弹性体、测力计、刻度尺、千分尺和实验台等。

实验步骤如下:1. 将弹性体固定在实验台上,保证其稳定性。

2. 在弹性体上施加不同的拉力,并记录下对应的应变值。

3. 根据测得的数据,绘制应力-应变曲线。

4. 根据应力-应变曲线的斜率,计算出弹性模量。

实验结果与分析:通过实验测得的数据,我们绘制了不同材料的应力-应变曲线,如图1所示。

从图中可以清楚地看出,不同材料的应力-应变曲线具有不同的形状和斜率。

图1:不同材料的应力-应变曲线根据实验数据计算得到的弹性模量如下表所示:材料弹性模量(GPa)材料A 100材料B 150材料C 200从表中可以看出,材料C的弹性模量最大,表明该材料具有较高的刚度和强度。

而材料A的弹性模量最小,说明该材料相对较柔软。

结论:通过本实验,我们成功地测量了不同材料的弹性模量,并比较了它们的强度和刚度。

实验结果表明,不同材料的弹性模量存在较大差异,这与材料的物理性质和结构有关。

弹性模量的大小可以反映材料的刚度和强度,对于工程设计和材料选择具有重要意义。

进一步讨论:在实际应用中,我们常常需要选择合适的材料来满足特定的工程要求。

弹性模量是评估材料性能的重要指标之一,但并不是唯一的指标。

除了弹性模量,还需要考虑其他因素,如材料的密度、热膨胀系数、耐腐蚀性等。

此外,弹性模量的测量方法也有多种,本实验采用了拉伸实验的方法。

除了拉伸实验,还可以通过压缩实验、弯曲实验等方法来测量材料的弹性模量。

不同的实验方法可能会得到不同的结果,因此在实际应用中需要选择适合的实验方法来准确测量材料的弹性模量。

总结:弹性模量是描述材料抗弯曲和抗拉伸能力的重要参数,本实验通过测量不同材料的应力-应变关系,计算出它们的弹性模量,并比较了它们的强度和刚度。

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。

弹性模量实验报告

弹性模量实验报告

弹性模量实验报告实验目的:本实验旨在通过测量不同材料的弹性模量,探索材料的弹性性质以及其在工程实际中的应用。

实验原理:弹性模量,即杨氏模量(Young's modulus),反映了物体在受力下发生形变的能力。

通常用E表示,单位为帕斯卡(Pa)。

弹性模量是衡量材料刚性和弹性的重要物理量。

实验仪器:1. 弹簧恒力器:用于施加给材料样品一定的拉伸力。

2. 测微计:用于测量样品的变形量。

3. 数字测力计:用于测量施加在样品上的拉伸力。

4. 物体支撑架:用于固定弹性体和测力仪器。

5. 样品:不同材料和形状的试样。

实验步骤:1. 校正弹簧恒力器和测力计:用标准物体校正弹簧恒力器和测力计的示数,确保测量结果的准确性。

2. 安装样品:将不同材料的试样安装在弹簧恒力器上,保证样品在测力和变形的过程中处于稳定状态。

3. 施加加载:用弹簧恒力器向外拉伸试样,根据需要调整拉力大小,并记录示数。

4. 测量变形:用测微计测量试样在受力下的变形量。

注意测量时要保持测微计平行于样品表面。

5. 计算弹性模量:根据杨氏模量的定义,通过测量得到的数据计算出不同材料的弹性模量。

实验结果与讨论:在实验中,我们选择了金属、橡胶和塑料等不同材料进行测试。

通过测定每种材料的拉伸力和变形量,我们得到了以下结果:材料弹性模量(GPa)金属 200橡胶 0.01塑料 2从结果中我们可以看出,金属的弹性模量远大于橡胶和塑料。

这是因为金属具有紧密排列的晶格结构,分子间键力较强,因此具有较高的刚性和弹性。

而橡胶和塑料的分子结构则相对松散,分子间力较弱,因此其弹性模量较小。

这些结果与工程实际应用相吻合。

例如,在建筑和桥梁工程中,我们经常使用金属材料作为结构支撑,因为金属具有较高的强度和刚性,能够承受大量的载荷和外力,保证结构的稳定性。

而橡胶和塑料则常常用于制作密封垫、隔音材料等,利用其优异的弹性性能和耐磨性。

此外,通过实验结果我们也可以看出不同材料的弹性模量与其密度的关系。

大学物理实验报告(清华大学)拉伸法测弹性模量

大学物理实验报告(清华大学)拉伸法测弹性模量

物理实验报告系别机械系班号机53 姓名丁旭阳(同组姓名)做实验日期 2006 年 10 月 19 日教师评定2.1 拉伸法测弹性模量一、实验目的1、学习用拉伸法测弹性模量的方法。

2、掌握螺旋测微计和读数显微镜的使用。

3、学习用逐差法处理数据。

二、实验仪器支架、读数显微镜、底座、钢尺、螺旋测微计、砝码三、实验原理物体在外力作用下都要或多或少地发生形变。

当形变不超过某一限度时,撤走外力之后,形变将随之消失,这种形变称之为"弹性形变"。

发生弹性形变时,物体内部产生恢复原状的内应力。

弹性模量是反映材料形变与内应力关系的物理量。

拉伸法是一种直接简单的测量材料弹性模量的方法。

在弹性范围内,长度L、截面积S 的金属丝,受拉力F作用后伸长了d L。

F/S为正应力,d L/L为线应变。

有胡克定律:比例系数 E称作材料的弹性模量,也称为杨氏模量。

使用实验中直接测量量表示,E 为:四、实验方法与步骤1、调整钢丝支架使它竖直。

调整底座螺钉使钢丝夹具不与周围支架碰蹭。

2、调节读数显微镜。

3、加砝码测量伸长。

4、减砝码测量伸长。

5、测量钢丝直径和长度。

五、数据记录1、测量钢丝长度L及伸长量Lδ5L lδ==0.263mm0.01mml∆=仪ls=0.0184mm15L lδ∆=∆==LLδδ+∆=0.263±0.005mm2、测量钢丝直径D零点/d mm测量前-0.021 -0.019 -0.020 测量后-0.021 -0.022 -0.022平均值d=-0.208mm钢丝的平均直径D=0.200mm,D s=0.0019mm。

螺旋测微计示值误差∆仪=0.004mm。

D∆=DD±∆=0.200±0.004mm3、总不确定度的计算E E ∆=24FLE D L πδ==237.34GPaE E E E ∆∆=∙=5GPaE E +∆=237.3±5GPa。

弹性模量的测量实验报告

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。

弹性模量实验报告

弹性模量实验报告

弹性模量实验报告实验概述弹性模量是材料力学中的一个重要指标,用于描述材料在受力时所表现出的弹性变形能力。

本次实验旨在通过测量实验材料在受压力时的弹性变形程度,来计算其弹性模量。

实验器材和材料本次实验所使用的器材有压力计、尺子、材料试样和载荷机器等。

实验步骤1. 将试样材料放置在载荷机器上,并较为平稳地施加一定的压力;2. 记录当前压力值,并使用尺子测量试样在压力下的长度;3. 持续施加压力,每隔一段时间重复测量当前压力值和试样长度;4. 记录试样在不同压力下的长度变化情况。

实验结果和分析通过实验数据的处理,我们得出了试样在受压力时的长度变化表格。

根据表格中的数据,我们可以通过下列公式来计算试样的弹性模量:E = (F × L0) / (A × ΔL)其中,E 表示试样的弹性模量,F 表示施加在试样上的压力,L0 表示试样未受力时的长度,A 表示试样的横截面积,ΔL 表示试样在受压力后所发生的长度变化。

通过计算我们得出了试样的弹性模量,当然在实际应用中,也可根据需要计算所需弹性模量的具体数值。

实验结果的精确性和可靠性是本次实验的关键之一。

因此,在实验过程中需要我们注意以下事项:1. 测量试样长度时,需要使用比较准确的尺子,并在读数时尽量避免视觉偏差;2. 在施加压力时,我们需要确保载荷机器施加的压力均匀且稳定,以减少试样发生过度变形或破坏的可能性;3. 在实验数据处理时,需要对数据进行有效分类和筛选,以排除一些异常值或错误数据对试样弹性模量计算的影响。

总结通过本次实验,我们了解了弹性模量的概念和计算方法,并通过实验得到了试样的弹性模量数据。

这对于我们在工程技术和科学研究中的材料选择和设计等方面,都有着很重要的指导和参考作用。

同时,我们也需要在实践中不断提高实验方法和数据处理的准确性和可靠性,从而更好地发挥实验的价值和意义。

弹性模量的测量实验报告

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、学习用光杠杆法测量金属丝的弹性模量。

2、掌握光杠杆测量微小长度变化的原理和方法。

3、学会使用望远镜和标尺测量微小长度变化。

4、培养实验数据处理和误差分析的能力。

二、实验原理弹性模量是描述材料在弹性范围内抵抗形变能力的物理量。

对于一根长度为 L、横截面积为 S 的金属丝,在受到外力 F 作用时,其伸长量ΔL 与外力 F、长度 L 和横截面积 S 之间的关系为:\F =\frac{ES\Delta L}{L}\式中,E 即为弹性模量。

本实验采用光杠杆法测量微小长度变化ΔL。

光杠杆是一个由平面镜和支脚组成的装置,其结构如图 1 所示。

当金属丝伸长ΔL 时,光杠杆的后脚随之下降ΔL,而前脚则绕支点转动一个角度θ。

根据几何关系,有:\tan\theta \approx \theta =\frac{\Delta L}{b}\其中,b 为光杠杆前后脚之间的垂直距离。

设从望远镜中观察到的标尺刻度变化为Δn,望远镜到标尺的距离为 D,则有:\tan2\theta \approx 2\theta =\frac{\Delta n}{D}\将\(\theta =\frac{\Delta L}{b}\)代入上式,可得:\\Delta L =\frac{b\Delta n}{2D} \将\(\Delta L =\frac{b\Delta n}{2D}\)代入\(F =\frac{ES\Delta L}{L}\),可得弹性模量 E 的表达式为:\E =\frac{8FLD}{S\pi d^2 b\Delta n}\其中,d 为金属丝的直径。

三、实验仪器1、弹性模量测量仪:包括支架、金属丝、砝码、光杠杆等。

2、望远镜和标尺:用于测量光杠杆反射的标尺刻度变化。

3、螺旋测微器:用于测量金属丝的直径。

4、游标卡尺:用于测量光杠杆前后脚之间的垂直距离 b。

5、砝码若干。

四、实验步骤1、调节仪器调节望远镜:使望远镜与标尺等高,且望远镜的光轴与标尺垂直。

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.清华大学测量弹性模量试验物理实验完整报告班级学号结稿日期:弹性模量的测量实验报告一、拉伸法测弹性模量1.实验目的(1).学习用拉伸法测量弹性模量的方法;(2).掌握螺旋测微计和读数显微镜的使用。

2.实验原理(1)弹性模量及其测量方法对于长度为L、截面积为S的均匀的金属丝,将外力F作用于它的长度方向,设金属丝伸长量为δL。

定义单位横截面上的垂直于横截面的作用力F/S为正应力,而金属丝的相对伸长量δL/L为线应变。

根据胡克定律,在弹性形变围,正应力与线应变成正比,表达式为:F S =EδLL(1)式中比例系数E=F/SδL/L称作材料的弹性模量,与材料本身的性质有关。

在本实验中,设钢丝的直径为D,则钢丝的弹性模量可进一步表示为:E=4FLπD²δL(2)公式(2)即为本实验的计算公式。

在实验中,我们将钢丝悬挂于支架上,固定一端,在另一端加砝码,钢丝所受到的沿长度方向的力F由砝码的重力F=mg表示。

用读数显微镜可以测出钢丝相应地伸长量δL(微小量)。

此外,钢丝长度L用钢尺测量(本实验中钢丝长度数据已给出),钢丝直径用螺旋测微计测量。

3.实验仪器竖直金属支架,读数显微镜,支架底座,螺旋测微计。

4. 实验步骤(1)调整钢丝竖直。

钢丝下端应先挂砝码钩,用以拉直钢丝。

调节底座螺钉,使得底座水平,保持钢丝以及下端夹具不与周围碰蹭。

(2)调节读数显微镜。

首先粗调显微镜高度,使得显微镜与标记线(细铜丝)同高。

然后进行细调,先调节目镜看到叉丝清晰的像,再前后移动镜筒看清标记线,使标记线的像与叉丝无视差。

(3)测量:测量钢丝长度L及其伸长量δL。

先读出无砝码,仅有砝码钩(质量为0.200kg)时标记线的位置(反映在鼓轮上),然后在砝码钩上每加一个砝码(质量均为0.200kg),读下一个位置yi。

先从无砝码逐步增加到九个砝码,增加完毕后,消除空程影响后,再依次递减到无砝码,又得一组数据。

用螺旋测微计在钢丝的不同地方测量直径D共6次,测量前后记录下螺旋测微计的零点d各3次。

5.数据记录(1)测量钢丝的长度L及其伸长量δL仪器编号:8 钢丝长度L=100.0cm另外,也可以采用逐差法分析数据,数据整理如下:(2)铜丝直径D测定螺旋测微计的零点d (单位:mm )在不同位置六次测量钢丝直径6. 数据处理(1)钢丝的直径由表中数据,610.2106ii DD ===∑,对已定系差进行修正,得钢丝直径测量值0.217D D d =-=.标准偏差48.94410iD s mm -==≈⨯。

已知螺旋测微计的示值误差0.0040mm ∆=仪,故30.004108600709 4.010D mm -∆=≈≈⨯所以钢丝直径的测量值为(0.21700.0040)D mm =±。

(2)a.最小二乘法作图处理钢丝长度数据 由本实验的计算公式E =4FLπD²δL ,可令lk Fδ=,则计算公式化为24LE D kπ=以i F 为自变量,i y 为因变量,用Matlab 绘制图像如下:Figure 1钢丝长度(通过标记线位置反应)与砝码重力的关系图选取经验公式y a bx =+对i F 和i y 做最小二乘法分析,由表中数据计算出:0.2978a ≈,0.1319b ≈,而直线拟合的相关系数0.9996F yr ∆∆=≈,可见i F 和i y 线性关系良好。

根据拟合曲线的性质有ldlk b FdFδ===,所以k 的不确定度可用b 的不确定度表示。

由公式b s b =31.25693676410b s -≈⨯,故4-389.181748843100.910b b b t v t s s -∆==≈⨯≈⨯,故3(131.90.9)10(/)b mm N -=±⨯51015200.511.522.53砝码重力Fi (N )鼓轮读数l i (m m )b.逐差法处理钢丝长度数据 对表中的数据进行处理,由公式:5115n i ii i l ll n====∑∑(3)i l s ==(4)代入数据得 1.294l =,0.02019il s ≈,则0.02503560.025i A l t v s ∆==≈考虑仪器的误差,本实验读数显微镜测位置i y 的仪器误差为0.004mm,用它测5i i i l y y+=-,则0.0040mm B ∆=,故0.025********.025l ∆=≈≈,又因为5l l δ=,所以10.25885l l δ==且10.0055l l δ∆=∆≈,故测量得出的()0.2590.005l mm δ=±。

(3)钢丝弹性模量 a.最小二乘法计算弹性模量 由推导得出的计算公式24LE D bπ=,代入数据得()223644 1.0002050.21710131.910LE GPa D b ππ--⨯==≈⨯⨯⨯⨯(5)又因为3L mm ∆≈,故0.0376*******.040E E ∆==≈≈(6)所以0.0402058EE E GPa GPa E∆∆=≈⨯≈, 最终结果(2058)E GPa =±b.逐差法计算弹性模量对钢丝施加的力F=mg=0.200×9.80=1.96(N) 由实验计算公式,得()223344 1.96 1.0001020.217100.51810FL E GPa D l πδπ--⨯⨯==≈⨯⨯⨯⨯(7)实验室给出0.5,3,L mm F∆=∆≈F%故而0.042021568620.040E E ∆==≈≈(8)故0.040102 4.1EE E GPa GPa E∆∆=≈⨯= 最终结果(102.0 4.1)E GPa =±7.误差分析为了研究实验精度如何提高,下面讨论计算公式中各个物理量的误差对于最终误差的贡献。

a.最小二乘法拟合直线:由24L E D b π=得E E ∆=b.逐差法处理:由24FL E D l πδ=得E E ∆=各部分的相对不确定故直径测量对于弹性模量最终的准确度影响较大。

因而测量钢丝直径时,必须正确使用螺旋测微计的棘轮,并且要选定多个测量点进行测量,并且避免弄弯钢丝带来误差的加大。

另外在逐差法中,l δ的测量对于最终的测量精确度也有不小影响,因此,在每次转动鼓轮时,一方面要注意避免空程带来误差,一方面要使得每次叉丝对准标记线中央,尽量避免读数误差。

8.关于本实验其他方面的思考和问题讨论(1)螺旋测微计使用注意事项是什么?棘轮如何使用?测微计用毕后应作何处置?答:使用前后都应检查零点;测量时手握在螺旋测微计的绝热板部分,尽量少接触被测工件,以免热胀冷缩影响测量精度;测量时必须使用棘轮,当测微螺杆端面将要接触到被测物之前,应旋转棘轮,直至接触上被测物时,棘轮自动打滑,听到三声“嗒”的声音后应停止旋转棘轮读数;螺旋测微计用毕将螺杆回转几圈,留出空隙,防止因为热胀,螺杆变形。

(2)在本实验中读数显微镜作测量时哪些情况下会产生空程误差?应如何消除它?答:当手轮改变转动方向时产生空程,在连续测量的过程中如果反方向转手轮,便会产生空程误差。

消除的办法是:在增(减)砝码的测量过程中始终按一个方向转动手轮,从增砝码变为减砝码的时候,在开始读取减砝码数据之前应保证手轮已经在减砝码方向转过几圈。

(3)本实验如果改用光杠杆法测量微小伸长量,实验装置应作何考虑?答:光杠杆的平面镜两个前尖足放在支架平台上,后尖足应放在待测钢丝的下夹具平台上,这样便可通过望远镜和标尺观察平面镜的微小变化以测量钢丝的微小伸长量了。

具体的实验装置和原理图见下:Figure 2光杠杆法测量弹性模量原理图9.实验心得与体会(1).通过本实验,我掌握了螺旋测微计和读数显微镜的使用,初步了解了拉伸法测量弹性模量的方法,提高了动手能力和对理论知识的理解。

(2). 在本次实验中,砝码应该轻拿轻放,螺旋测微计的读数也要注意规则,不然会带来较大的误差。

(3). 通过对实验结果的数据处理和分析,让我加深了对于最小二乘法和逐差法的理解,运用更加熟练。

二、动力学法测弹性模量1.实验目的(1). 学习用动力学法测量弹性模量; (2). 学习用实验方法研究与修正系统误差.2.实验原理考察一根细长棒(长度l 远大于比横向半径d )的横振动。

沿x 方向建立一维坐标系,使得棒的轴线与坐标轴重合,棒的一端与坐标原点重合,将棒上距离左端x 处截面的z 方向位移设为η,E 为该棒的弹性模量,ρ为材料密度,S 为棒的横截面面积,2=z sI dS ⎰⎰为某一横截面的惯性矩。

根据动力学规律可以列出方程:2424+0t EI S x ηηρ∂∂=∂∂(9)假设棒中每点作简谐振动,可得方程(9)的通解为()()()1234,cosh sinh cos sin cos x t B Kx B Kx B Kx B Kx A t ηωφ=++++(10)式中142K EI S ωρ⎛⎫= ⎪⎝⎭为频率公式,ω对任意形状截面的试样,不同的边界条件均成立。

常数K 由边界条件确定。

已知根据本实验的边界条件,有 cos cosh 1Kl Kl ⨯=(11)用数值解法可以得上述方程的一系列根,它们分别为 n K l=0,4.730,7.853,10.996,14.137,...其中00K l =对应静止状态。

将1 4.730K l =记做第一个根,对应的振动频率称为基振频率。

于是试样在做基频振动时,存在两个节点,分别位于距离端面0.2240.776l l 和处。

我们将1 4.730K l =代入频率公式,得到基频振动的固有频率为1244.730EI l S ωρ⎡⎤=⎢⎥⎣⎦,解出棒的弹性模量为:4332221.9978107.887010l Sl m E f I I ρω--=⨯=⨯(12)其中m lS ρ=为棒的质量,f 为棒的基振频率。

对于直径为d 的圆棒,惯量矩表达式为42=z 64sd I dS π=⎰⎰,代入上式得:3241.6067l m E fd =(13)但是,由于在实际实验测量时,常常不能满足dl “的细长棒”假设条件,故应在上式乘上修正系数1T (1T 可以根据d/l 的不同数值和材料的泊松比查表知),即得:32141.6067l m E f T d =(14)式(14)将作为本实验的计算公式。

3.实验仪器如下图,本实验中,用两根细线将被测试样悬挂在换能器1、 2下面。

两个换能器分别为激振器和拾振器。

信号发生器输出的信号加在激振器上,激发试样振动,拾振器将振动转变为电信号。

拾振器和信号发生器输出的信号分别加在示波器两个通道上,通过示波器波形和峰值示数判断样品发生基频共振的频率,并记录这一频率,进而计算弹性模量。

实验中还需要使用的仪器有:游标卡尺(测量棒的长度)和螺旋测微计(测量棒的直径)。

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