实验四动态悬挂法测定工程材料的杨氏模量.ppt

,实验四 动态悬挂法测定工程材料的杨氏模量,杨氏模量是工程材料的一个重要物理参数。它标志着材料抵抗弹性变形的能力按国标的测量方法是“动态悬挂法”。其基本方法是将一根截面均匀的试样悬挂在两只传感器下面，再来能割断自由的条件下，使左自由振动。实验时监测出试样振动时的固有基频，并根据试样的几何尺寸，密度等参数，测得材料的杨氏模量。,一实验目的 二实验仪器 三实验原理 四操作步骤 五讨论问题 六设计性扩展实验,一实验目的,1.用动态悬挂法测定金属材料的杨氏模量。 2.培养学生的综合应用物理仪器的能力。 3.设计性扩展实验，培养学生研究探索的科学精神,二实验仪器,本实验的基本原理是试样在不同温度时的共振频率。为了测出该频率，实验时采用如图所示装置,由信号发生器输出的等幅正弦波信号，加在传感器上：通过传感器 把电信号转变成机械振动，再由悬线把机械振动传给式样，使试样受迫作横振动。试样的另一端的悬线把试样的机械振动传给传感器，这是机械振动又转变成电信号。该信号经放大后送到示波器中显示。 当信号发生器的频率不等于试样的共振频率时，式样发生共振。这时示波器上的波形突然增大，读出的频率就是试样在该温度下的共振频率。根据（1）式，即可以计算出该温度下的杨氏模量。不断改变加热炉的温度，可以测出在不同温度时的杨氏模量。,三实验原理,根据棒的横振动方程 求解该方程，对园棒得 （1） 式中l为棒长，d为棒的直径，m为棒的质量。如果在实验中测定了试样在不同温度时的固有频率f，即可以计算出试样在不同温度时的杨氏模量E 在国际单位制中杨氏模量的单位为牛顿米-2,四操作步骤,1.测定试样的长度l，直径d，和质量m。 2.在室温下铜和不锈钢的杨式模量分别约为1.21011牛顿米-2和21011牛顿米-2。先估算出共振频率f，以便寻找共振点。因试样共振状态的建立需要有一个过程，且共振峰十分尖锐，因此在共振点附近调节信号频率找寻共振峰时，必须十分缓慢地进行。 3.作变温测量时，不断加热试样，测出不同温度下的共振频率，求出不同温度下材料的杨氏模量E（最高温度测到约为600）。 4.作出杨氏模量E和温度t的关系图线。 5.作常温测量时，可将热源（如电烙铁）靠近很明显地演示杨氏模量值与温度有关。,五讨论问题,1.试从分析误差，计论试样的长度l、直径d、质量m、共振频率f分别应该采用什么规格的仪器测量？为什么？ 2.估算本实验的测量误差。可从以下几个方面考虑：仪器误差限。悬挂点偏离节点引起的误差。炉温分布不均匀和温度测量不准确引起的误差。因操作者技术不熟练引起的误差。,六设计性扩展实验,1.试用李萨如较长形法判别试样的共振频率。 2.根据实验原理，要使试样自由振动就应把悬线吊扎在试样的节点上（见附录一），但这样做就不能激发和拾取试样的振动。因此实际的吊扎位置都要偏离节点。请你用“内插法”准确测定悬线吊扎在试样节点上时的共振频率，并修正你的实验结果。,特别提示,1.先将约1 KHz、1V的音频信号分别直接输入激振传感器和拾振传感器。在安静的环境中，应能听到轻微的声音。如没有，可打开传感器的盖子，调整振动膜片的位置，使发声。如果仍不发声，可盖好传感器的盖子，用钳子夹住挂钩，向外拽（不会拽坏），使振动膜片略为变形，不被磁极吸住。 2.在传感器调整好的情况下，实验时输入激振传