作业帮如何测量材料的弹性模量和泊松比尽量介绍多种方法
来源：学生作业帮助网 编辑：作业帮 时间：2024/11/16 17:47:55
如何测量材料的弹性模量和泊松比尽量介绍多种方法
如何测量材料的弹性模量和泊松比
尽量介绍多种方法
如何测量材料的弹性模量和泊松比尽量介绍多种方法
1 国外标准概括
国内外耐火行业弹性模量测试方法有DIN EN ISO 12680-1、ASTM C 885、ASTM C 1548-2、ASTM C 1419.标准中制定的均为耐火材料常温测试方法,还没对其高温弹性模量测试方法做具体说明.
目前国际上已经制定的弹性模量标准均采用动态法.据有关方透露,静态法测试杨氏模量标准也在准备中.
1.1 动态法
动态法测试主要分为脉冲激振法、声频共振法、声速法.
脉冲激振法：结构原理见图1.通过合适的外力给定试样脉冲激振信号,当激振信号中的某一频率与试样的固有频率相一致时,产生共振,此时振幅最大,延时最长,这个波通过测试探针或测量话筒的传递转换成电讯号送入仪器,测出试样的固有频率,由公式 计算得出杨氏模量E.
图1 弹性模量测试结构原理图（脉冲激振法）
特点：--- 国际通用的一种常温测试方法,如ISO 12680-1、ASTM C 1548；
--- 信号激发、接收结构简单,测试测试准确；
--- 信号激发、接收均采用非接触式,便于实现高温测试；
--- 频谱分析得试样固有频率,准确、直观.
声频共振法：结构原理见图2.指有声频发生器发送声频电信号,由换能器转换为振动信号驱动试样,再由换能器接收并转换为电信号,分析此信号与发生器信号在示波器上形成的图形,得出试样的固有频率f,由公式 E=C1•w•f2 得出试样的杨氏模量.
图2 弹性模量测试结构原理图（声频共振法）
特点： --- 采用标准ASTM C 885 Standard Test Method for Young’s Modulus of Refractory Shapes by Sonic Resonance
--- 声频发生器、放大器等组成激发器；
--- 换能器接收信号,示波器显示信号；
--- 李萨如图形判断试样固有频率.
缺点： --- 激发器结构复杂,必要时激发器需要与试样表面耦合,操作不方便；
--- 示波器数据处理及显示单一；
--- 可能存在多个李萨如图形,易误判；
--- 该方法不方便用于高温测试.
声速法：其结构原理见图3、4.由信号发生器给出超声信号,测试信号在试样中的传播时间,得出该信号在试样中的传播速度ν,由公式E=ρ•ν2计算得试样杨氏模量.
图3 声速法测试结构原理图 图4 声速测定原理图
特点： --- 采用标准ASTM C 1419 Standard Test Method for Sonic Velocity in Refractory Materials at Room Temperature And Its Use In Obtaining an Approximate Young’s Modulus；
--- 超声波发生器及换能器组成激发系统；
--- 换能器转换信号；
--- 测试超声波在试样两平行面的传播时间差,计算声速.
缺点： --- 激发器结构复杂,必要时激发器需要与试样表面耦合,操作不方便；
--- 时间差的信号处理点容易引入误差,只能得出近似杨氏模量；
--- 该方法不方便用于高温测试.
1.2 静态法
静态法是指在试样上施加一恒定的弯曲应力,测定其弹性弯曲挠度,或是在试样上施加一恒定的拉伸（或压缩）应力,测定其弹性变形量；或根据应力和应变计算弹性模量.
特点： --- 国内采用的方法,国内外耐火行业目前还没制定相应的标准；
--- 获得材料的真实变形量 应力---应变曲线.
缺点：试样用量大；准确度低；不能重复测定.
1.3 小结
--- 国际上仅制定了常温动态弹性模量测试方法；
--- 脉冲激振法可同时用于常温、高温弹性模量测试,其它标准均不易实现高温条件；
--- 脉冲激振法结构较为简单,测试准确,更适于标准制定；
--- 静态法可用于常温、高温杨氏模量测试,但目前还没有相关标准；
--- 标准中仅简单提示可用于高温情况下的测量,但没有详细说明.