1-光杆法测量钢丝的杨氏模.ppt

光杆法测量钢丝杨氏模量 实验目的 了解应力和应变之间的关系 熟悉游标卡尺和千分尺的使用方法 熟悉光杠杆法线和望远镜光轴之间的调整关系 熟悉测量不确定度的评定和系统误差的分析 实验原理 在外力F的诱导作用下，在沿着F的方向上，钢丝内在特性之应力F/S和与对应的应变?L/L发生变化，我们只要找到变化曲线的线性区，就有 E=(F/S):(?L/L) 将比例系数E定义为杨氏模量(其中忽略了横向切变模量，它可通过f的变化反映在E 中) ?L可通过光杆的放大原理来确定；如图所示。 实验示意图 光杆镜的放大原理 因为钢丝的应变(?L/L很小)引起光杆镜的角位移很小?＜5°, 则 1. sin???, tg??? 2. Rt? ? 等腰? 有 sin?=?L/b=?,tg2?=(Ni+1-Ni)/D=2? ?L= b(Ni+1-Ni)/2D 得数学模型 E=8DFL/?(Ni+1-Ni)f2b 实验仪器 杨氏模量实验仪，分度1kg 光杆法测试仪，分度1mm 黑白CCD监视器 游标卡尺，分度0.02mm 千分尺，分度0.01mm 2米皮尺,分度0.5cm和1mm（只取0.5cm） 学生尺30cm/1mm 操作要点 调节望远镜光轴水平，并与光杆镜的法线重合 实验仪调水平，则钢丝垂直，基台水平；即光杆镜的法线水平。 光杆镜的短臂着力点必须在钢丝的夹柱面上；而且夹柱面应与基台基本持平。 调节望远镜的光轴水平，并与镜的法线等高，即粗调重合；此时目镜内视场的对比度较佳。 调目镜轮，使视场内“+”叉丝最清晰。 调节望远镜焦距，将“+”叉丝调整在0位附近±1cm之间。然后偏转望远镜的光轴到反射光线位，即细调光杠镜反射光线与望远镜光轴重合。 长度量的测量要点 游标卡尺的测量面要清洁，先检查0位修正值，游标0线在主尺0位右边的修正值为正，左边为负。 读数=（游标0线在主尺上的整数+游标线与主尺线对齐的值）- 0位修正值。 千分尺的测量面要清洁，先检查0位修正值，微分筒0线在固定筒中线上方的修正值为正，下方为负。 读数 =（微分筒边缘在主尺上的整数+中线所对微分筒上的刻线值）- 0位修正值。 提 示 钢丝的直径必须在外力施加的过程中加以测量！ 注意测量值的有效数字的位数！ 游标卡尺的末位为偶数！ 计算B类不确定度时,取: Δ仪D =2.2mm ; Δ仪L =2.2mm； Δ仪b =0.02mm； Δ仪f =0.004mm。 则 uB=3-1/2 Δ仪△ 原始数据记录 表中的常量建议在前面任务完成后进行测量 不确定度评定与系差分析 系统误差 因砝码放置偏离金属丝所在的质心而引起金属丝切变模量之改变，导致误差的产生，有 若e=0，则?J=0，J=J。 思考题 由于金属丝与其固定底盘不垂直，而引起金属丝底盘的扭摆（混沌效应）导致其周期性的切变模量的变化，其产生的误差反映在测量视场中应当怎样？ 实验资料参考 动态法可测量任何材料的杨氏模量 1. 光电传感器检测型（二个边界条件为自由式）。 2. 压电传感器（谐波）检测型（二个边界条件有自由式和刚性固定式）。 对杨氏模量的间接认识：杨氏模量的大小的一种直观反映是材料的受力强度。 大学物理实验教程 光杆法测量钢丝杨氏模量 光杆法测量钢丝杨氏模量 光杆法测量钢丝杨氏模量 光杆法测量钢丝杨氏模量 光杆法测量钢丝杨氏模量 光杆法测量钢丝杨氏模量 光杆法测量钢丝杨氏模量 光杆法测量钢丝杨氏模量 8 7 6 5 4 3 2 1 0 d/mm ??/cm ??/cm ? F/kg 光杆法测量钢丝杨氏模量 6 5 4 3 2 1 b/mm L/cm D/cm 光杆法测量钢丝杨氏模量 光杆法测量钢丝杨氏模量 光杆法测量钢丝杨氏模量 光杆法测量钢丝杨氏模量 THE END