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试验一弹性模量和泊松比的测定实验
弹性模量和泊松比的测定实验大纲
通过材料弹性模量和泊松比的测定实验， 使学生掌握测定材料变形的基本方法， 学会拟定 实验加载方案，验证虎克定律。
电测材料的弹性模量和泊松比，使学生学会用电阻应变计和电阻应变仪测量材料的变形。 主要设备：材料试验机或多功能电测实验装置；主要耗材：低碳钢拉伸弹性模量试样，每次 实验1根。
拉伸弹性模量（巳及泊松比（n的测定指导书
一、实验目的
、用电测法测量低碳钢的弹性模量 E和泊 松比 」
、在弹性范围内验证虎克定律
、实验设备
、电子式万能材料试验机
、XL 2101C程控静态电阻应变仪
、游标卡尺
三、实验原理和方法
测定材料的弹性模量 E ，通常采用比例极限内的拉伸试验，材料在比例极限内服从虎克定
律，其关系式为：
P
x Ee 二一
■（ 1-1）
由此可得
(1-2 )
式中：E :弹性模量
P :载荷
S :试样的截面积
£ : 应变
△ P和△ £分别为载荷和应变 的增量。 由公式（1-2）即可算出弹性模量 E 。
实验方法如图 1-1所示，采用矩形截面的拉伸试件，在试件上沿轴向和垂直于轴向的两 面各贴两片电阻应变计，可以用半桥或全桥方式进行实验。
1、半桥接法：把试件两面 各粘贴的沿轴向（或垂直于轴向）的两片电阻应变计（简称工作 片）的两端分别接在应变仪的 A、B接线端上，温度补偿片接到应变仪的 B C接线
；r轴值（或横
端上，然后给试件缓慢加载，通过电阻应变仪即可测出对应载荷下的轴向应变 向应变值；r横）。再将实际测得的值代入（1-2 ）式中，即可求得弹性模量 E之值
2、全桥接法：把两片轴向（或两片垂直于轴向）的工作片和两片温度补偿片按图 1-1中
（a）（或（b）） 的接法接入应变仪的 A、 B 、 C、 D接线柱中，然后给试件
缓慢加载，通过电 阻应变仪即可测出对应载荷下的轴向应变值 ；r轴（或垂直于轴向；r横），
将所测得的&值代入（1-2 ）式中，即可求得弹性模量 E之值。
在实验中，为了尽可能减少测量误差，一般采用等增量加载法，逐级加载，分别测得各相同
载荷增量 △ P作用下产生的应变增量 △ ；r，并求出 △ ；r的平均值，这样由（1-2 ）
式可以写成
丄—S （ 1-3）
式中， 为实验中轴向应变增量的平均值。这就是等量加载法测 E的计算公式
图1-9测定 '「■的贴片及接线方案 等量加载法可以验证力与变形间的线性关系。 若各级 载荷的增量 △ P均相等，相应的由
应变仪读出的应变增量 △ £也应大致相等，这就验证了虎克定律。
测定泊 松比"■值。受拉试件的轴向伸长，必然引起横向收缩。在弹性范围内，横向线应变
&横和轴向应变&轴的比值为一常数，其比值的绝对值即为材料的泊 松比，通常用・1表示。
四、实验步骤
、测量试件的尺寸，将试件两面沿纵向和横向各贴一片 电阻应变计的试件安装在电子拉
伸试验机实验装置上。
、根据采用半桥或 全桥的测试方式，相应地把要测的电阻应变计和温度补偿片接在智能 静态应变仪接线柱上。
、打开静态应变仪电源，预热20分钟，设定好参数。
、实验采用试验机自动加载，先对试件预加初载荷 100N左右，用以消除连接间隙等初
始因素的影响，然后记下应变仪初始读数，当作相对零位，然后分级递增相等的载荷 △
P = 20N，分 5级进行实验加载，从荷载开始，依次
按 120N、 140N、 160N、 180N、 200N进行加载，记录下每级加载后应变
仪上相应的读数。
实验至少进行两次，取线性较好的一组作为本次实验的数据。
五、实验结果处理
根据实验数据，分别算出算术平均值，再由式 （1-5）和式（1-6 ）算出相应的弹性
模量和泊松比值。
表格
轴向应变
载荷
120 N
140 N
160 N
180 N
200 N
E r
0
100N
横向应变
载荷
120 N
140 N
160 N
180 N
200 N
务0
100N
名r
实验二 圆柱状金属拉伸试样硬化现象
―、实验目的
通过对预变形的试件进行正向加载，使学生加深理解包申格效应。
二、 实验原理
很多金属材料因为有高的强度和韧性而被大量应用于承载结构， 例如输送石油或天然气
的管道。结构的尺寸及使用效率跟其材料的强度直接相关，一般都按材料强度进行工程构件 设计。在工程实际中，屈服强度是描述金属材料力学性能的重要参数。然而，屈服强度会随 着加载历史的不同而有所变化。许多金属材料经过某一个方向加载