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试验4.2静态拉伸法测材料弹性模量1/14引言

弹性模量是工程材料一个主要物理参数，它标志材料抵抗弹性形变能力，在机械设计及材料使用和研究时，是一个必须考虑主要参数。

本试验用静态拉伸法测量钢丝弹性模量2/14试验目标学习用拉伸法测量材料弹性模量。了解光杠杆结构原理，掌握使用方法。学习用EXCEL中最小二乘法处理数据方法。3/14试验仪器测量杨氏模量专用装置一套，卷尺（3m，0.5mm）游标卡尺（13cm，0.02mm）千分尺（25mm，0.004mm）砝码（500g，8个）钢丝4/14试验原理测量原理在物体弹性程度内，应力与应变成正比，其百分比系数称为弹性模量（杨氏模量）记为E。F可从钢丝下挂砝码重量得出，L可从米尺得出，钢丝截面积A可用千分尺测算出钢丝直径后得出。钢丝伸长量采取光杠杆法来测量5/14试验原理

光杠杆原理见下列图。增（减）砝码时，金属丝将伸长（或缩短）

L

，光杠杆后足尖也伴随圆柱体C一道下降（或上升）

L

，而前面两足保持不动，于是主杆转过一角度

，同时平面镜法线也转过相同角度

。用望远镜T和标尺N测得角

，设光杠杆后足到前两足连线距离为l，可算出

L6/14试验内容1.调整镜系统(1)调整光杠杆和望远镜系统。要求放置平面镜支架平台水平，平面镜垂直于水平面，望远镜水平地对准平面镜，标尺与望远镜垂直并与地面垂直。(2)调整等高。要求望远镜与平面镜在同一水平高度上。另外，望远镜与标尺零刻度线在同一水平高度上。(3)调整望远镜，使目镜内看到标尺成像清楚。7/14试验内容2.观察伸长改变将8个砝码全部放在钩码上逐次减0.5kg砝码，然后从望远镜中读出对应标尺读数Si

共8次，然后逐次将砝码加回并记下对应读数Si’，取正、反两次标尺读数平均值8/14试验内容用卷尺测量平面镜到标尺之间距离D，误差为1cm(UD)；用卷尺测量钢丝长度L，误差为0.5cm（UL)；用千分尺屡次测量钢丝直径d，误差为0.0004cm(Ud）；用游标卡尺（米尺达不到准确度）测量光杠杆臂长l，误差为0.02cm（Ul），（将平面镜支架三个足尖按在一张平纸上，留下三个点印记，用铅笔从后足尖点到前两足间连线作一垂线，垂线长即为l）。9/14数据处理

10/14EXCEL作钢丝伸长与外力关系曲线11/14试验内容使用EXCEL给出∆X-m直线并求出直线斜率b以及斜率不确定度Ub。计算弹性模量E。计算弹性模量E相对不确定度，并给出E±UE。12/14试验分析试验数据处理过程中，假如发觉数据点距离拟合直线比较远分析一下原因。试验中为何能够使用Excel或者最小二乘法进行直线拟合。试验结论13/14注意事项在镜尺系统调整符合要求后，整个试验过程中都要确保平面支架前两足和望远镜、标尺位置不应有任何变动。尤其在加砝码和减砝码时，应轻放轻取，不应有撞击现象，不能让砝码挂钩发生扭摆和震动。不然须重新调整。在望远镜中读数时，要防止视差。当视线略作上下移动时，所看到标尺上刻度线和叉丝之间应没有相正确变动。如有显著视差，可调整目镜，同时眼睛不

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