杨氏弹性模量测量实验综述

发布时间：2024-03-01 19:19

　　杨氏弹性模量(简称杨氏模量)是固体材料的固有属性之一,也是工程技术设计领域常用的参数之一。从实验教学角度而言,杨氏模量测量实验是国内大多数高校大学物理实验课程所开设的必选实验之一,也是全国高等学校物理基础课程青年教师讲课比赛实验题目规范表中的题目之一。本文系统地综述了目前关于杨氏模量测量实验的4大类测量原理,包括静态拉伸法、动态共振法、梁弯曲法,以及超声波测量法等。进一步针对每一大类测量原理,本文还对已报道的各种实验测量方法及其测量精度进行了总结,同时评论了各种方法的优缺点。希望本文的综述结果能对我国高校开展杨氏模量测量实验的教学工作提供参考,同时也为计划参加讲课培训展示的青年教师提供借鉴作用。

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【部分图文】：

图1光杠杆法测材料杨氏模量示意图

其中,b为光杠杆前后足的垂直距离;D为标尺到光杠杆小平面镜中心的距离;Δn为望远镜中标尺读数的改变量。从式(2)可以看出,光杠杆测量ΔL的原理,实际上就是通过D?b这一实验设置,将微小伸长量ΔL进行光学放大后测量得出。

图2莫尔条纹测量ΔL原理图

由于光杠杆法在实验过程中测量步骤繁琐,读数时需要“两边跑”,因此介绍下面几种实验过程简便的测量方法。第二种测量ΔL的方法是莫尔条纹法,图2就是一个典型的原理图[17]。其测量的原理是:莫尔条纹移动距离与光栅移动距离之间存在一定的线性关系,莫尔条纹的放大特性可以将物体的微小位移量转....

图3等厚干涉法测量杨氏模量实验装置图

第二种测量ΔL的方法是莫尔条纹法,图2就是一个典型的原理图[17]。其测量的原理是:莫尔条纹移动距离与光栅移动距离之间存在一定的线性关系,莫尔条纹的放大特性可以将物体的微小位移量转化成莫尔条纹的移动,从而便捷测量出材料的微小伸长量ΔL,由文献[17,28]知:微小伸长量ΔL可表示....

图4迈克耳孙干涉仪法测量杨氏模量实验装置图

文献[20]中对杨氏模量的测量也使用到了迈克耳孙干涉仪,不同的是其将经过扩束的半导体激光器更换为商用He-Ne激光器,使得干涉结果由同心圆环变成强度明暗变化的干涉,并将原本用于观察干涉圆环的毛玻璃屏更换为强度探测器,该实验的测量公式为E=8FLπd2ΔΝλ=8Lπd....

本文编号：3915706