1、1拉伸法测钢丝杨氏模量【实验目的】1 学会用拉伸法测量金属丝的杨氏模量。2 学会用逐差法处理实验数据。3 学习 CCD 成像系统的使用方法，了解其特性。【实验仪器】金属丝支架、读数显微镜、CCD 成像显示系统、螺旋测微计、直尺、砝码等。【实验原理】：金属物体受力伸长（或缩短） ，在弹性范围内应力与应变成比例，比例系数叫弹性杨氏模量（简称杨氏模量） 。它是表征物体弹性形变的重要物理量，在材料学中是一重要参数，表示物体抗形变的能力。数学表达式： LEAF装置图：2DC12VMSH21实验材料：金属钢丝，d 为钢丝直径，A= 为钢丝横面积42d则：E= LFA2d4本实验用二维 CCD 器件作为固体
2、摄像机，将光学图像转变为视频电信号，使用读数显微镜得到的图像由 CCD 显示在电视屏幕上，使实验大为方便和精确。装置图（上页）中：M：为读数显微镜，测试样品垂直悬挂并有读数基准线。用逐差法处理数据： 551049382716 YYYYL M=250gE=LdME2g4EU22d LUU【数据记录与处理】3一、粗钢丝的测定（学生不做）表 1 钢丝直径测量 零点偏差=mm序号直径1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 平均 dUmd0.406 0.402 0.404 0.404 0.404 0.406 0.405 0.402 0.407 0.402 0.404 0.0005测 L=991mm =
3、0.5 mmLU3表 2 受力后钢丝伸长量测量长度位置砝码 m/gYi/mm /mmii/mmY逐差法计算50.0 3.081 3.098 3.090100.0 3.110 3.120 3.1150.18Y-L6150.0 3.130 3.142 3.136200.0 3.154 3.160 3.157.3-27250.0 3.175 3.180 3.177300.0 3.195 3.200 3.1980.14Y-L38350.0 3.222 3.235 3.228400.0 3.245 3.255 3.228.-49450.0 3.265 3.275 3.270500.0 3.285 3.2
4、95 3.2900.13Y-L510平均值 mL12.0不确定度 mUL01.将数据代入:2102*.4mNLdMgE4(暂忽略仪器偏差)22d22 LULUE=222 1.00.45*91.=.*10 -8+6.126*10-6+7.97*10-5= 0.0093 = 0.0093*10-10= 0.157*10-10 0.2*10-10EU2mNE= = (16.9 0.2)* 10-102mN二、细钢丝的测定表 1 钢丝直径测量 零点偏差=mm序号直径1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 平均 dUmd0.201 0.200 0.200 0.200 0.205 0.203 0.205
5、 0.204 0.198 0.203 0.2020 0.0008测 L=993mm =0.5/ mmLU3表 2 受力后钢丝伸长量测量长度位置砝码 m/gYi/mm /mmii/mmY逐差法计算50.0 3.000 3.005 3.002100.0 3.050 3.078 3.0640.348Y-L16平均值5150.0 3.115 3.142 3.128200.0 3.195 3.215 3.2050.356Y-L27250.0 3.265 3.282 3.274300.0 3.340 3.360 3.350.-38350.0 3.410 3.434 3.422400.0 3.482 3.4
6、95 3.4880.65Y-L49450.0 3.560 3.570 3.565500.0 3.632 3.635 3.635.31-510 mL358.0不确定度 mUL03.将数据代入2102*.4mNLdMgE刚丝的杨氏模量公认值为 20.0*10 N/m210Ad08.U mBd06.3/.U=0.006mm22Bd22d LLE=.*10 -8+3.35*10-3+7*10-5=3.6*10-3*21.2*1010=1*1010N/m2310*6.EUE= =(21 1)*1010N/m2【思考题】：根据不确定度估算， 表达式中哪些项影响最大？如何降低其影响？EU6答：粗钢丝： 影响最大，主要量钢丝在测量时未充分拉直与装置振动所致。LU充分拉直，减少振动。细钢丝：误差来源主要是： ，细钢丝的直径不够均匀。d2
