实验一电测法测定金属铝的弹性模量1

1实验一电测法测定金属铝的弹性模量一、实验目的1.测定金属材料铝的拉伸弹性模量E（杨氏模量）并验证虎克定律。2.学习掌握电测法的原理、电阻应变片的粘贴及电阻应变仪的操作。二、实验原理板试样的布片方案如图1-1所示。在试样中部截面上，沿正反两侧分别对称地布有一对轴向片R。试样受拉时轴向片R的电阻变化为R，相应的轴向应变为pE的测试方法如下：1．E的测试在线弹性范围内E=代表-曲线直线部分的斜率。由于试验装置和安装初始状态的不稳定性。拉伸曲线的初始阶段往往是非线性的。为了减少测量误差，试验宜从初载P0开始,P0≠0,与P0对应的应变仪读数εp可预调到零,也可设定一个初读数,而E可通过下式测定(图1-2),即)(000nnAPPEP0为试验的末载荷,为保证模型试验的安全,试验的最大载荷Pmax应在试验前按同类材料的弹性极限σc进行估算,Pmax应使σmax＜80%σc.图1-1板试件布片方案图1-2E的测定图1-3几种不同的组桥方式为验证虎克定律,载荷由P0到Pn可进行分级加载,nPPPn0,其中Pn＜Pmax.每增加一个ΔP,即记录一个相应的应变读数,检验ε的增长是否符合线性规律.用上述板试样测E,合理地选择组桥方式可有效地提高测试灵敏度和试验效率.下面讨论几种常见的组桥方式。CPPPRˊRPPRˊRRˊR△σ△εσnσ0εσ0RˊRBBBBAAAADCDCDCDARRˊRRˊRRRRˊRˊRR（a）单臂（b）串联（c）半桥（d）全桥工作片补偿片内接电阻2（1）单臂测量（图1-3a）试验时，在一定载荷条件下，分别对前、后两枚轴向应变片进行单片测量，并取其平均值2后前。显然（0n）即代表载荷在（Pn-P0）作用下试样的实际应变量。而且消除了偏心弯曲引起的测量误差。（2）轴向片串联后的单臂测量（图1-3b）为消除偏心弯曲的影响，可将前后轴向片串联后接在同一桥臂（AB）上，而相邻臂（BC）接相同阻值的补偿片。受拉两轴向片的电阻变化分别为MPMpRRRRR（1-1）ΔRM为偏心弯曲引起的电阻变化，拉、压两侧大小相等方向相反，根据桥路原理AB臂有：RRRRRRRRRRPMpMp11因此轴向片串联后，偏心弯矩的影响自动消除，而应变仪的读数就等于试样的应变即ε仪=εp,显然测量灵敏度没有提高。（3）串联后的半桥测量（图1-3C）若两轴向片串联后接AB；两横向片串联后接BC，偏心弯曲的影响可自动消除，而且温度可自动补偿。（4）全桥测量（图1-3d）按图3-12d的方式组桥进行全桥测量，不仅消除了偏心和温度的影响，而且输出电压是单臂测量的2（1+μ）倍即：)1(2p仪（1-5）测量灵敏度比单臂工作时提高2（1+μ）倍。三、实验设备1.5吨万能试验机；电阻应变仪；板试样试验装置四、实验步骤1.实验准备检查试件及应变片和应变仪是否正常。2.拟定加载方案根据材料手册，拟定加载方案。3.组成测量电桥测定弹性模量E，以前后两面轴线上的轴向应变片与温度补偿应变片组成半桥接线方式进行测量，如图1-4所示。4.进行实验5.检查实验数据3图1-4半桥的接法R1、R2为两个轴向应变片，Rk为温度补偿应变片（八）实验数据处理1．采用平均法确定E的数值。2．完成试验报告。参考表格：附表2（实验数据）载荷（kN）P200040006000800010000△P2000200020002000εp△εp返程应变读数μεεpˊ△εpˊ九、思考题1.根据实验测得的E实值与已知E理值作对比，分析误差原因。2.思考消除偏心弯曲的原理。