实验三 材料弹性模量

一、实验目的

1. 测定常用金属材料的弹性模量E和泊松比 2. 验证胡克（Hooke）定律

二、实验仪器设备和工具

1. 组合实验台中拉伸装置

2. XL2118A系列静态电阻应变仪 3. 游标卡尺、钢板尺

三、实验原理和方法

试件采用矩形截面试件，电阻应变片布片方式如图1。在试件中央截面上，沿前后两面的轴线方向分别对称的贴一对轴向应变片R1、R1'和一对横向应变片R2、R2'，以测量轴向应变和横向应变'。

图1 拉伸试件及布片图

1. 弹性模量E的测定

由于实验装置和安装初始状态的不稳定性，拉伸曲线的初始阶段往往是非线性的。为了尽可能减小测量误差，实验宜从一初载荷P0（P0≠0）开始，采用增量法，分级加载，分别测量在各相同载荷增量P作用下，产生的应变增量，并求出的平均值。设试件初始横截面面积为A0，又因l/l，则有

P EA0上式即为增量法测E的计算公式。

式中 A0 — 试件截面面积

 — 轴向应变增量的平均值

用上述板试件测E时，合理地选择组桥方式可有效地提高测试灵敏度和实验效率。采用相对桥臂测量将两轴向应变片分别接在电桥的相对两臂（AB、CD），两温度补偿片接在

相对桥臂（BC、DA），偏心弯曲的影响可自动消除。根据桥路原理得到

d2p

测量灵敏度提高2倍。

图2弹性模量测试实验组桥方式

2. 泊松比的测定

利用试件上的横向应变片和补偿应变片合理组桥，采用与弹性模量测试时同样的桥路连接形式。为了尽可能减小测量误差，实验宜从一初载荷P0（P0≠0）开始，采用增量法，分级加载，测量在各相同载荷增量P作用下的横向应变增量'并求出平均值，使用弹性模量测试时相同载荷增量下纵向应变增量。求出平均值，按定义



便可求得泊松比。

'四、实验步骤

1. 设计好本实验所需的各类数据表格。

2. 测量试件尺寸。在试件标距范围内，测量试件三个横截面尺寸，取三处横截面面积

的平均值作为试件的横截面面积A0。见附表1

3. 拟订加载方案。可先选取适当的初载荷P0（一般取P010%Pmax左右），估算Pmax该实验载荷范围Pmax5000N），分4～6级加载。 4. 根据加载方案，调整好实验加载装置。

5. 按实验要求接好线（为提高测试精度建议采用图3-5d所示相对桥臂测量方法，纵

向应变d2p，横向应变d'2p'），调整好仪器，检查整个测试系统是否处于正常工作状态。

6. 加载。均匀缓慢加载至初载荷P0，记下各点应变的初始读数；然后分级等增量加

载，每增加一级载荷，依次记录各点电阻应变片的应变值，直到最终载荷。实验至少重复两次。见附表2，相对桥臂测量数据表格，其他组桥方式实验表格可根据实际情况自行设计。

7. 作完实验后，卸掉载荷，关闭电源，整理好所用仪器设备，清理实验现场，将所用

仪器设备复原，实验资料交指导教师检查签字。

五、注意事项

1. 测试仪未开机前，一定不要进行加载，以免在实验中损坏试件。 2. 实验前一定要设计好实验方案，准确测量实验计算用数据。

3. 加载过程中一定要缓慢加载，不可快速进行加载，以免超过预定加载载荷值，造成

测试数据不准确，同时注意不要超过实验方案中预定的最大载荷，以免损坏试件；该实验最大载荷5000N。

4. 实验结束，一定要先将载荷卸掉，必要时可将加载附件一起卸掉，以免误操作损坏

试件。

5. 确认载荷完全卸掉后，关闭仪器电源，整理实验台面

附表1 （试件相关参考数据） 试件 截面Ⅰ 截面Ⅱ 截面Ⅲ 平均 弹性模量 E = 206GPa 泊松比 μ= 0.26

附表2 （实验数据） 载荷（N） 轴向应变读数 με 横向应变读数με 厚度h（mm） 4.8 4.8 4.8 4.8 宽度b（mm） 30 30 30 30 横截面面积A0bh（mm2） P P dp dp  dp p dp dp 'dp'p 六、实验结果处理 1. 弹性模量计算 EPA0

2. 泊松比计算 



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