金屬彈性模量測量方法的比較

魏連甲

摘要：根據三種常用測量方法的測量數據，比較分析三種方法的精確度、優缺點、適用條件等。結果表明，利用光杠桿裝置測量金屬彈性模量的誤差最小，因此，在金屬彈性模量的一般測量中，光杠桿裝置是最理想的測量工具。

關鍵詞：金屬彈性模量；CCD成像系統；光杠桿；彎曲梁法

1 序言

彈性模量是表示固體材料彈性形變的重要物理量，在工程設計中是一個常用參數，是選定機械構件材料的重要依據之一。對于金屬絲而言，在所發生的彈性形變范圍內，其伸長量非常小，是一個難以測量的量，因此精確測量金屬絲的伸長量是實驗的關鍵所在。常用的測量方法有：光杠桿放大法、CCD成像系統法、梁的彎曲法、共振法以及用測量電學量或光學量來測量伸長量的方法。本文使用三種不同的經典方法通過放大金屬微小的彈性形變量來測定金屬彈性模量。

2 實驗數據

2.1 CCD成像系統

由以上數據計算金屬彈性模量

相對不確定度：

2.2 光杠桿裝置

由以上數據可得

相對不確定度：

2.3 梁的彎曲法

金屬梁的彈性模量測量結果：

相對不確定度：

3. 結語

以上三種實驗是現階段測定金屬彈性模量時使用最為廣泛的幾種實驗方法，通過多次實驗測量、數據處理及實驗分析得出結論：三種方法最后測定的金屬彈性模量的相對不確定度最大的是彎梁法，其次是CCD法，最小的是光杠桿法。在現有實驗室條件下，雖然有多種測量彈性模量的方法，其測量精度的提高主要是對金屬形變量的放大測量，彎梁法和CCD法的實驗設計較為合理，但實驗精度不理想，實驗誤差較大，而經典的光杠桿法，雖然原理簡單，但設計合理，仍然時測量金屬彈性模量的理想方法。

參考文獻：

[1]沈學忠. 金屬材料彈性模量的簡易測量方法[J]. 理化檢驗—物理分冊， 1999， （1）： 25—26.

[2]尤力， 宋西平， 林志， 張蓓. 金屬絲彈性模量的測量方法研究[J]. 稀有金屬材料與工程， 2007， （10）：1776—1779.endprint