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北京航空航天大学、材料力学、实验报告 实验名称：材料弹性常数E、μ的测定 学号 姓名 实验时间：2010年11月17日 试件编号 试验机编号 计算机编号 应变仪编号 百分表编号 成绩 实验地点：主楼南翼116室 9 9 9 9 9 教师 年 月 日 一、实验目的： 1.测量金属材料的弹性模量E和泊松比μ； 2.验证单向受力胡克定律； 3.学习电测法的基本原理和电阻应变仪的基本操作。 二、试件形状、尺寸、力学性能、编号： 9号试件：板宽=29.70mm 板厚=6.90mm 试件及应变片图样1 中碳钢矩形截面试件，名义尺寸为b×t=(30×7.5)mm2。 材料的屈服极限σs=360MPa 三、试件受力简图；实验装置照片； 简图如试件及应变片图样1 试验机照片： 四、粘应变片（百分表）的方位和编号： 各应变片位置如简图如试件及应变片图样1 五、实验原理和方法： 1.实验原理 材料在比例极限内服从胡克定律，在单向受力状态下，应力与应变成正比： σ=Eε 上式中的比例系数E称为材料的弹性模量。 由以上关系，可以得到： E=σ/ε=P/Aε 材料在比例极限内，横向应变ε’与纵向应变ε之比的绝对值为一常数： μ=∣ε’ /ε∣ 上式中的常数μ称为材料的横向变形系数或泊松比。 本实验采用增量法，即逐级加载，分别测量在各相同载荷增量ΔP作用下，产生的应变增量Δεi。于是： Ei=ΔP/A0Δεi μi=∣Δεi’/Δεi∣ 根据每级载荷得到的Ei和μi，求平均值： E=ΣEi/n μ=Σμi/n 以上即为实验所得材料的弹性模量和泊松比。上式中n为加载级数。 2.试验方法 2.1电测法 2.2加载方法——增量法与重复加载法 增量法可以验证力与变形之间的线性关系，若各级载荷增量ΔP相同，相应的应变增量Δε也应大致相等，这就验证了胡克定律。 利用增量法拟定加载方案时，通常要考虑以下情况： （1）初载荷可按所用测力计满量程的10%或稍大于此值来选定；（本次试验采用50KN的量程） （2）最大载荷的选取应保证试件最大应力值不能大于比例极限，但也不能小于他的一半，一般屈服载荷Ps 的70%～80%，即Pmax=（0.7～0.8）Ps； （3）至少有4-6级加载，每级加载后要使应变读数有明显的变化。 本实验采用增量法加载 重复加载法为另一种实验加载方法。采用重复加载法时，从初载荷开始，一级加载至最大载荷，并重复 该过程三到四遍。初载荷与最大载荷的选取通常参照以下标准： （1）初载荷可按所用测力计量程的10%或稍大于此值来选定； （2）最大载荷的选取应保证试件的最大应力不大于试件材料的比例极限，但也不要小于他的一半，一般取 屈服载荷的70%～80%。 （3）每次实验重复遍数至少应为3-4遍。 重复加载法不能验证力与变形之间的线性关系。 六、具体实验步骤、加载方案、注意事项： 1.设计实验所需各类数据表格： 应力/kN 6 9 12 15 ε1 1 2 3 4 5 6 7 8 2.测量试件尺寸； 3.拟定加载方案； 4.试验机准备、试件安装和仪器调整； 5.确定组桥方式、接线和设置应变仪参数； 6.检查及试车： 检查以上步骤完成情况，然后预加载荷至加载方案的最大值，再卸载至初载荷以下，以检查试验机及应 变仪是否处于正常状态。 7.进行实验： 加初载荷，记下此时应变仪的读数或将读数清零。然后逐级加载，记录每级载荷下各应变片的应变值。 同时注意应变变化是否符合线性规律。重复该过程至少两到三遍，如果数据稳定，重复性好即可。 8.数据经检验合格后，卸载、关闭电源、拆线并整理所用设备。 七、测应变的电桥图： 九、测应变和位移的原始数据记录表格，要简单、明确、清晰： 应力/kN 6 9 12 15 ε1 应 变 / μm 1 -16 -36 -54 -73 -18.75 2 -23 -47 -68 -88 -21.5 3 60 124 191 261 67 4 81 159 232 304 74 5 80 164 246 328 82.5 6 116 234 351 468 117.25 7 218 444 669 897 226 8 275 551 821 1094 272.25 应力/kN 6 9 12 15 ε2 应 变 / μm 1 -18 -37