Experimental apparatus and methods based on the method of bending beam resonance principle of measuring Young's modulus, Young's modulus relates to a measuring device and a method thereof, the invention solves the experimental principle of measuring Young's modulus at the beam bending method of single telescope abstract, difficult problems. The device of the invention comprises two upright posts arranged on the base, rectangular metal beam ends freely is arranged on the upper end of the upright post of the cutting edge, a metal beam is sheathed with a copper frame, metal frame is arranged at the lower end of the exciter and the internal fixation of iron, the exciter is connected with the signal source and the measuring device is composed of components, Holzer measuring controller, voltage amplifier and oscilloscope; the method of the invention utilizes the exciter sinusoidal signal is converted to mechanical vibration, the metal beam spring oscillator for forced vibration, converted by Holzer components into electrical signals and adjust the signal frequency, when the wave shaped metal beam spring oscillator maximum amplitude when natural frequency. Into the formula to calculate the young's modulus. The invention is suitable for the measurement of Young's modulus.
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一项大学物理实验,具体是涉及一种依据共振原理的梁弯曲法测杨氏模量的实验装置及方法。
技术介绍
在外力作用下,固体所发生的形状变化,称为形变。它可分为弹性形变和范性形变两类。外力撤除后物体能完全恢复原状的形变,称为弹性形变。如果加在物体上的外力过大,以致外力撤除后,物体不能完全恢复原状,而留下剩余形变,就称之为范性形变。在本实验中,只研究弹性形变。为此,应当控制外力的大小,以保证此外力去除后物体能恢复原状。最简单的形变是棒状物体(或金属丝)受外力后的伸长与缩短。设一物体长为L,截面积为S,沿长度方向施力F后,物体伸长(或缩短)为ΔL。比值F/S是单位面积上的作用力,称为胁强,它决定了物体的形变;比值ΔL/L是物体的相对伸长,称为胁变,它表示物体形变的大小。按照胡克定律,在物体的弹性限度内胁强与胁变成正比,比例系数称为杨氏模量。实验表明,杨氏模量与外力F、物体的长度L和截面积S的大小无关,而只取决于棒(或金属丝)的材料。杨氏模量是描述固体材料弹性形变能力的一个重要力学参数,是选定机械构件材料的依据之一,是工程技术中常用的参数。不管是弹性材料,如各种金属材料,还是脆性材料,如玻璃、陶瓷等,或者是其他各种新材料,如玻璃钢、碳纤维复合材料等,为了保证正常安全的使用,都要测量它们的杨氏模量。长期以来,测量材料的杨氏模量通常采用静态拉伸法,一般在万能材料试验机上进行。这种方法荷载大,加载速度慢,存在弛豫过程,会增加测量误差,并且对脆性材料不易测量,在不同温度条件下测量也不方便。20世纪80年代,有人用激光全息干涉法和激光散斑法对航空航天领域的碳复合材料的 ...
【技术保护点】
依据共振原理的梁弯曲法测杨氏模量的实验装置,其特征在于,它包括在基座上设置两个立柱,在两个立柱上端各固定一个钢制刀口,两刀口的刀刃互相平行,一矩形截面金属梁两端自由地跨置在两个立柱上端的刀口上,在矩形截面金属梁上套一个铜框架,铜框架与矩形截面金属梁接触处也是一个刀口,并且铜框架刀口恰好位于两个立柱上端的刀口正中间,在铜框架下端设置激振器,激振器通过连接装置与一金属框架相连,金属框架内部固定一铁块;激振器通过接口与正弦信号源相连,正弦信号源输出的正弦信号电压幅度及频率大小可以通过旋钮进行连续调节,并可在显示屏上显示出来,激振器将正弦信号源输出的正弦信号转换为同频率的机械振动,传给由矩形截面金属梁与铜框架、金属框架、铁块构成的金属梁弹簧振子,使金属梁弹簧振子做受迫振动;规格完全相同的四块磁铁对称地设置在金属框架侧面,可随金属框架上下移动,霍尔传感器由霍尔元件、两块磁铁及霍尔元件测量控制器组成,霍尔元件设置在夹具上,夹具安装在立柱上,夹具可沿立柱移动以改变位置,霍尔元件通过接口与霍尔元件测量控制器相连,可通过霍尔元件工作电流调节旋钮调节霍尔元件中电流大小,霍尔元件两端的霍尔电压可通过霍尔元件 ...
【技术特征摘要】
1.依据共振原理的梁弯曲法测杨氏模量的实验装置,其特征在于,它包括在基座上设置两个立柱,在两个立柱上端各固定一个钢制刀口,两刀口的刀刃互相平行,一矩形截面金属梁两端自由地跨置在两个立柱上端的刀口上,在矩形截面金属梁上套一个铜框架,铜框架与矩形截面金属梁接触处也是一个刀口,并且铜框架刀口恰好位于两个立柱上端的刀口正中间,在铜框架下端设置激振器,激振器通过连接装置与一金属框架相连,金属框架内部固定一铁块;激振器通过接口与正弦信号源相连,正弦信号源输出的正弦信号电压幅度及频率大小可以通过旋钮进行连续调节,并可在显示屏上显示出来,激振器将正弦信号源输出的正弦信号转换为同频率的机械振动,传给由矩形截面金属梁与铜框架、金属框架、铁块构成的金属梁弹簧振子,使金属梁弹簧振子做受迫振动;规格完全相同的四块磁铁对称地设置在金属框架侧面,可随金属框架上下移动,霍尔传感器由霍尔元件、两块磁铁及霍尔元件测量控制器组成,霍尔元件设置在夹具上,夹具安装在立柱上,夹具可沿立柱移动以改变位置,霍尔元件通过接口与霍尔元件测量控制器相连,可通过霍尔元件工作电流调节旋钮调节霍尔元件中电流大小,霍尔元件两端的霍尔电压可通过霍尔元件电压显示屏显示出来,霍尔元件测量控制器通过接口与霍尔电压放大装置相连,霍尔电压放大装置通过接口与模拟示波器相连,模拟示波器可以将通过霍尔电压放大装置放大后的霍尔电压的波形显示出来,进行观察与测量。2.根据权利要求1所述的依据共振原理的梁弯曲法测杨氏模量的实验装置测金属杨氏模量的实验方法,其特征在于,该方法的具体过程包括以下步骤:步骤一、通过观察基座水准仪,调整基座上的基座调平螺丝,使矩形截面金属梁水平;步骤二、沿立柱移动夹具,使霍尔元件位于磁铁三及磁铁四的中间,通过霍尔元件工作电流调节旋钮将霍尔元件中电流大小调节合适,通过霍尔元件电压显示...
【专利技术属性】
技术研发人员:田凯,贺欢,蔡晓艳,贾洁,王照平,
申请(专利权)人:田凯,
类型:发明
国别省市:河南;41
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。