楊氏模量實驗測量方法的改進*

張仕青

(防災科技學院電子科學與控制工程學院 河北 廊坊 065201)

徐 波

(防災科技學院土木工程學院 河北 廊坊 065201)

楊 健

(防災科技學院基礎部 河北 廊坊 065201)

李玉繡

(防災科技學院土木工程學院 河北 廊坊 065201)

楊氏模量是表征固體材料彈性形變性質的一個基本力學參數(shù),它的測定在技術應用和科學研究中都具有重要意義,同時它也是工程設計中選擇機械構件的重要依據(jù)．測量楊氏模量有拉伸法、梁彎曲法、振動法、內耗法等等方法,其中拉伸法和梁彎曲法在大學物理實驗中經(jīng)常用到[1],這兩種方法都需要讀取待測物體在加載后的微小位移,其中拉伸法常采用光杠桿法讀取位移,步驟比較繁雜,操作難度高,數(shù)據(jù)波動較大．

本實驗利用梁彎曲法采用了LVDT電壓位移傳感器對微小形變進行測量,操作簡單,同時再將數(shù)據(jù)與光杠桿望遠鏡測量數(shù)據(jù)進行對比,發(fā)現(xiàn)位移傳感器測量數(shù)據(jù)波動小、精確度更高[2]．

1 實驗原理

1.1 梁彎曲法測楊氏模量原理

將厚度為a,寬為b的不銹鋼鋼尺放到相距為d的二刀刃上,如圖1,在鋼尺上二刀刃的中點處掛上質量為M的法碼,鋼尺被壓彎,設掛砝碼處下降Δz,稱此為弛垂度,這時鋼尺的楊氏模量為

圖1 梁彎曲法示意圖

其中,d為兩刀口之間的距離;M為所加砝碼的質量;a為待測物體的厚度;b為待測物體的寬度;Δz為梁中心由于外力作用而下降的距離;g為重力加速度．

圖2為沿鋼尺方向的縱斷面的一部分．

圖2 金屬壓縮拉伸示意圖

在相距為dx的……