材料靜態(tài)彈性模量測試儀操作說明

一,、概 述

本儀器采用計算機技術(shù),，智能儀表（單片機）技術(shù)對樣品物理量位移、壓力進行實驗全過程的檢測與控制,，聯(lián)機實現(xiàn)自動測試,。測控系統(tǒng)運行于中文(英文)Windows xp/sp2環(huán)境，具有友好的中（英）文用戶操作界面,；本儀器具有易于測試,、易操作、實驗數(shù)據(jù)分析,、數(shù)據(jù)打印輸出,、實驗數(shù)據(jù)存檔等特點,；為工廠,、科研院所檢測材料制品的物理性能和科研教學(xué)提供了現(xiàn)代化的測試手段。

二,、主要技術(shù)系數(shù)

1,、壓力：20000N

2、電源電壓：220V±10﹪

3,、大功耗：≤1KW

4,、測量精度：相對誤差 <± 0.15%

5、變形量測量范圍：± 10mm

6,、變形測量精度：相對誤差 <± 0.5%

7,、加荷變形速率：0～1mm/min 可任意調(diào)節(jié)

8、測試溫度:常溫狀態(tài)環(huán)境

9,、根據(jù)用戶要求可以提供計算機接口,。 配接計算機測試應(yīng)力應(yīng)變曲線

三、儀器原理介紹

楊氏模量（即楊氏彈性模量）是材料在外力作用下,，在彈性變形區(qū)域內(nèi)應(yīng)力與壓縮或伸長形變之間關(guān)系的量度,，其數(shù)值為試樣橫截面所受正應(yīng)力（α）與所產(chǎn)生的應(yīng)變（ε）之間的比值，以E表示,，可以用于表征材料抵抗縱向彈性變形能力,。碳素材料負荷后在彈性變形階段服從虎克定律，即碳素材料在彈性變化限度內(nèi),，應(yīng)力與應(yīng)變的關(guān)系為直線,，所受的應(yīng)力與它所產(chǎn)生的應(yīng)變會成正比。根據(jù)這一定律,，采用平穩(wěn)緩慢地增加載荷,，施加壓力于試樣一段時間后，測得直線階段（應(yīng)力-變形彈性區(qū)域內(nèi)）試樣所受的負荷及相應(yīng)長度的變化量,，通過公示（1）計算出楊氏模量,，見公式：

E=α/ε……………………………(1)

式中：

E—材料的楊氏模量，單位為吉帕（GPa）；

α—材料在外力作用下單位面積上所受的作用力,，單位為吉帕（GPa）,；

ε—材料因受外力作用而產(chǎn)生的相對伸長量（即形變），以百分數(shù)表示（%）,。

抗壓抗折數(shù)據(jù)計算：

按下式計算每個試樣三點或四點彎曲強度：

               3 F L                 

P₃ =  ------------------        

2 b h²

    3 F（L-l）

P₄ =  ------------------

               2 b h²

式中：

P₃------三點彎曲強度,，  MPa

P₄------四點彎曲強度，  MPa

F------試樣斷裂時的最大負荷,，N

L--------試樣支座間的距離,，mm

l--------壓頭間的距離，mm

b--------試樣寬度,，mm

h--------試樣高度,，mm

彎曲強度計算根椐GB6569-86附錄C數(shù)字修約到整數(shù)位，當測定值小于100MPa時,，有效數(shù)字修約到三位,。

按下式算出標準偏差，有效數(shù)字修約到三位：

ΣP²-（ΣP）²/n

S =［---------------］  ^1/2

             n - 1

S為標準偏差,，MPa

N為被測數(shù)量

P為壓縮強度,，MPa

四、儀器介紹

試驗設(shè)備：能測量材料應(yīng)力與應(yīng)變的設(shè)備,，一般主要由加力設(shè)備,、測壓儀、測變形儀器,、數(shù)據(jù)處理器（如計算機,、微處理器等）組成，由加力設(shè)備施加壓力于樣品,，使用測壓儀測量壓力,，通過側(cè)變形儀器測量樣品的形變，數(shù)據(jù)處理器負責測量,、收集,、計算數(shù)據(jù)，并得到測試結(jié)果,，其中加力設(shè)備是要能提供適合于靜載荷的壓力加載系統(tǒng)（根據(jù)最大載荷確定相適應(yīng)的量程）：測壓儀是能反映出作用于試樣上載荷的數(shù)值的測力,，示值系統(tǒng)（根據(jù)最終載荷確定測力最大刻度）；測變形儀器是能測量試樣在彈性范圍內(nèi)微小變形量的儀器（量程與最終變形量相適應(yīng),，測量精度為：1um）,。

五、樣品測試步驟

1,、將試樣放在受壓中心的位置上,。

2,、打開電源開關(guān),，把電位器調(diào)至最小位置,。

3,、把扭字開關(guān)撥向“上升"位置。

4,、雙擊測試軟件的圖標進入測試界面,。

5、選擇測試方法,，比如：雙擊“彈性模量"進入測試界面,。

6、單擊“實驗開始",，電機即啟動,，可聽見電機工作的聲音。

7,、在加壓過程中,，軟件會全程記錄數(shù)據(jù),。直至試樣壓碎,。(如壓力達到預(yù)定的壓力，也可點擊試驗結(jié)束來停止實驗)

8,、單擊“停止按鈕"電機停止工作,。

10、單擊“退出"即完成一次實驗,。

11,、其余的抗折強度、抗壓強度全部按以上步驟來進行試驗,。

六,、測試數(shù)據(jù)計算處理

根據(jù)第2次加壓測得的壓力與試樣的變形量按公司（2）計算楊氏模量E：

……………………(2)

式中：

—材料的楊氏模量，單位為吉帕（GPa）;

—測試開始后,，測量點t的壓力,，單位為千牛（KN）；

—測試前試樣的初始長度,，單位為毫米（mm）,；

—試樣的截面積，單位為平方毫米（mm2）

—測試開始后,，相應(yīng)于時的試樣的初始長度與測量點t的試樣長度的差值,，單位為毫米（mm），計算結(jié)果修約至小數(shù)點后1位數(shù)字,。

三點彎曲計算楊氏模量E：

            3 L （P₂-P₁）                

E = --------------- X 10^-3         

2 b h² (￡₂-￡₁)

式 中 :

E — 三點彎曲加載方式測量的彈性模量,，單位吉帕(GPa);

P1 ,、P2— 分別為材料在線性范圍內(nèi)加載的初載荷和末載荷，單位牛頓(N);

L— 試 樣 支 座間的距離,，單位毫米(mm);

b— 試 樣 寬 度,，單位毫米(mm);

h— 試 樣 厚 度，單位毫米(mm);

￡₂,、￡₁— 分別為與 P1和 P2對應(yīng)的試樣跨中的應(yīng)變,，無量綱。