拉伸弹性摸量E的测定.docVIP

拉伸弹性摸量E的测定 （一）实验目的 1．在比例极限内，验证虎克定律，并测定钢材的弹性模量E 。 2．学习拟订实验加载方案。 （二）实验设备 1．WDW3300微机控制电子万能试验机。 2．YYU-5/50电子引伸仪。 3．KL-150游标卡尺。 （三）实验原理及装置 图3-3.1 图3-3.2 在电子万能试验机上测定钢材的弹性模量时，应采用拉伸实验。钢材在比例极限范围内服从虎克定律，关系式为 由此可得 （1） 在试件上安装测量轴向伸长的电子引伸仪（图3-3.1），载荷P和试件的轴向伸长量△l，从仪器中的载荷P和轴向伸长量△l曲线中，找出不同载荷P对应的轴向伸长量△l，通过公式即可计算出弹性模量E。 为了验证虎克定律和消除测量中可能产生的误差，一般采取增量法加载。所谓增量法，就是把欲加的最终载荷分成若干等份，逐级加载来测量试件的变形。设试件横截面面积为A0，引伸仪标距为l0，各级载荷增加量相同并等于△P，各级伸长增加量为δ(△l)i（图3-3.2），则式（1）可改写为 （2） 式中下标i为加载级数（I=1,2,…,n） 把每一个载荷增量P对应的变形增量都算出来，并取其平均值上式又可以改写为 （3） 这就是用增量法测弹性模量E的计算公式 由实验可以发现：在各级载荷增量△P相等时，相应地测出的伸长增加量δ(△l)也基本相等，这就验证了虎克定律的正确性。 由于实验开始时引伸仪其刀刃往往在试件表面上有微小的滑动，从而影响实验的准确性；同时为了使试件和引伸仪刀口消除微小的滑动，用实验曲线取值时，取比例极限的30%左右。 在实验前要拟订加载方案，拟订加载方案时根据上述要求，一般考虑以下几点： （1）由于在比例极限内进行实验，故最大应力值不能超过比例极限，碳钢一般取屈服极限σs的70~80%。 （2）至少应取4~5级载荷，每级载荷应有明显的变形量。 以上介绍的是用电子引伸仪，在电子万能试验机上测定E值的方法。用一般万能试验机加上必要的电测仪器，如电阻应变仪，函数记录仪，载荷传感器和变形传感器等仪器，同样可以精确地绘制出材料的σ-ε曲线。对于碳钢等有明显弹性直线段的σ-ε曲线，取其弹性直线好的直线段，测出材料的弹性模量E。 （四）实验步骤 1．试件准备 在试件的试验段范围内，测量试件三个横截面处的截面尺寸，取三处横截面面积的平均值作为试件的横截面面积A0。 2．拟订加载方案 按上述方法拟订加载方案。载荷定为 P0=4KN P1=5KN P2=6KN P3=7KN P4=8KN P5=9KN 3．试验机准备及实验 （1）按住单片机上的F1的同时钥匙开机，待密码出现后松开F1键—返回 （2）操纵遥控盒，使下夹头于合适的位置，把试件上头夹上，但不要夹得太紧。 （3）操纵遥控盒，使下夹头打开并于合适的位置，安装上电子引伸仪，引伸仪的两刀刃应位于试件的对称平面内。 （4）打开电脑软件—确定—联机—试验力清零。 （5）试样录入—保存—关闭—找出编号。 （6）参数设置—下一步—下一步（注意前面的选中项）—下一步——下一步—关闭—脱机—联机—清零（试验力、轴向变形）—夹紧上下头—试验开始。 （7）找出试验力轴向变形曲线—待返回后找不同载荷对应的变形值。 （8）重复以上试验，重复次数以三次以上为宜，学员轮换操作。 （9）请教师检查实验记录，实验数据一律用表格形式记录。 （五）实验数据及处理 1．实验数据及计算结果 Р(KN)试件伸长量伸长（mm）伸长增量1 取实验数据最好的一组按下式，计算出一千牛载荷增量对应的伸长增量的平均值，和计算出弹性模量。 式中：n为加载级数。 2．作图 以载荷P为纵坐标，伸长△l为横坐标，作P-△l图。观察各点是否近似在一条直线上，以验证虎克定律。作图时，应使用坐标纸，并选择合适的比例尺。 （六）注意事项 1．未经指导教师同意不得开动机器。 2．练习时要严格遵守操作规程。操作者不得擅自离开操纵台。 3．要慢速均匀加载，使测力指针匀速缓慢转动。卸载时也要用慢速。 4．试件安装必须正确、防止偏斜和夹入部分过短的现象。 5．实验时听见异声或发生任何故障，应立即停车。 （七）思考题 1．为什么要用等量增载