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实验一电测法测定金属铝的弹性模量
一、实验目的
(杨氏模量)并验证虎克定律。
。
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DR,相应的轴向应变为ep E的测试方法如下:
E的测试
在线弹性范围内E=代表s-e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

P0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 .
C
P
P
P
Rˊ
R
P
P
Rˊ
R
Rˊ
R
△σ
ε
σn
σ0
ε
σ
0
Rˊ
R
B
B
B
B
A
A
A
A
D
C
D
C
D
C
D
A
R
Rˊ
R
Rˊ
R
R
R
Rˊ
Rˊ
R
R
(a)单臂
(b)串联
(c)半桥
(d)全桥
工作片
补偿片
内接电阻
图1-1 板试件布片方案图1-2 E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,,其中Pn<,即记录一个相应的应变读数,,。
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。显然()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。
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
(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:

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。
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。
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:
(1-5)
测量灵敏度比单臂工作时提高2(1