1、大學(xué)物理模擬實(shí)驗(yàn)動(dòng)態(tài)方法測(cè)量楊氏模量類：名稱：名稱：楊氏模量測(cè)量的動(dòng)態(tài)方法一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.學(xué)習(xí)用動(dòng)態(tài)懸掛法測(cè)量金屬材料的楊氏模量。培養(yǎng)學(xué)生綜合使用物理實(shí)驗(yàn)設(shè)備的能力。3.詳細(xì)了解如何使用信號(hào)發(fā)生器和示波器。二、實(shí)驗(yàn)原理懸掛方法是將樣品(圓形桿或矩形桿)掛在兩條懸掛線上，從而引起橫向振動(dòng)。特定條件下樣例振動(dòng)的自然頻率取決于幾何圖元、尺寸、質(zhì)量和楊氏模量。在實(shí)驗(yàn)中，通過在不同溫度下測(cè)量樣品的固有頻率，可以計(jì)算不同溫度下樣品的楊氏模量。基于桿的橫向振動(dòng)方程(1)表達(dá)式中桿的密度，S是桿的截面面積，慣性矩(取決于截面的形狀)，E是楊氏模量。解這個(gè)方程，得到圓棒(見附錄)型式中：桿長(zhǎng)度；條形的直徑。為了

2、棍子的質(zhì)量，取樣共振頻率。對(duì)于矩形條：格式中：以及矩形條的寬度和厚度。為了棍子的質(zhì)量，取樣共振頻率。在國(guó)際單位制中，楊氏模量的單位是。本實(shí)驗(yàn)的基本問題是在一定溫度下測(cè)量試件的固有頻率。實(shí)驗(yàn)中使用了圖1所示的設(shè)備。信號(hào)發(fā)生器輸出的同正弦波信號(hào)被添加到轉(zhuǎn)換器(I)中。通過交換器將電信號(hào)轉(zhuǎn)換為機(jī)械振動(dòng)，然后在弦上將機(jī)械振動(dòng)傳遞給樣品，使試樣橫向振動(dòng)。詩(shī)篇另一端的弦將機(jī)器振動(dòng)傳遞給交換機(jī)(II)，此時(shí)機(jī)器振動(dòng)又變成電信號(hào)。這個(gè)信號(hào)放大后發(fā)送到示波器顯示。數(shù)字頻率計(jì)用于測(cè)量信號(hào)發(fā)生器的信號(hào)頻率。當(dāng)信號(hào)發(fā)生器的頻率與樣品的固有頻率不相等時(shí)，樣品不發(fā)生共振，示波器幾乎沒有波形或波形。當(dāng)信號(hào)發(fā)生器的頻率等于樣

3、品的固有頻率時(shí)，樣品共振發(fā)生，示波器的波形突然增加。在這種情況下，從頻率計(jì)讀取的頻率是該溫度下樣品的共振頻率。將此值賦值為(3)或(4)格式，可以在該溫度下計(jì)算楊氏模量。不斷改變爐子的溫度，可以徐璐在不同的溫度下測(cè)量楊氏模量。三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備懸掛測(cè)量裝置、溫度變化裝置、支撐式測(cè)量支架、電力函數(shù)信號(hào)發(fā)生器、示波器。四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1.測(cè)量前準(zhǔn)備：在實(shí)際實(shí)驗(yàn)中，必須進(jìn)行樣品幾何尺寸和質(zhì)量測(cè)量。樣品通常為1095-10毫米、140-200毫米長(zhǎng)、其他矩形、正方形、正方形、圓柱形(均勻樣品)、金屬或非金屬。清洗樣品后，用卡尺測(cè)量長(zhǎng)度，連續(xù)三次平均。然后，將樣品沿直徑方向6或10分割，用螺旋微計(jì)測(cè)量直徑的平均值

4、，用物理天平測(cè)量質(zhì)量。可以從模擬實(shí)驗(yàn)中自動(dòng)獲取此數(shù)據(jù)(在實(shí)驗(yàn)操作中，任務(wù)窗格的右上角顯示了正在使用的采樣的數(shù)據(jù))。然后，必須使用相應(yīng)的數(shù)據(jù)估計(jì)樣品的諧振頻率范圍。如果不縮小查找范圍，很容易遺漏這個(gè)共振點(diǎn)。(實(shí)驗(yàn)中的樣品是金屬，楊氏模數(shù)值約在200Gpa附近。）2.測(cè)量選定溫度下材料的楊氏模量。在可變溫度條件下，楊氏模量測(cè)量使用懸掛測(cè)量支架，按照實(shí)驗(yàn)儀器簡(jiǎn)介部分的圖4和文本說明連接信號(hào)發(fā)生器和示波器。一般折法如上。在此溫度下找到并記錄共振點(diǎn)頻率，計(jì)算該溫度下樣品材料的楊氏模量。五、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理實(shí)驗(yàn)溫度30.0樣品質(zhì)量33 g，樣品長(zhǎng)度150 mm樣例直徑5.950 cm，節(jié)點(diǎn)位置(端面)33mm共振頻率計(jì)停止點(diǎn)和端點(diǎn)之間的距離(mm)510152025303540諧振頻率()1182.01179.61178.71178.11177.61177.41177.31177.5F-x圖表節(jié)點(diǎn)的頻率f=1177.0=2.01011N/m2六、結(jié)論T=30.0 時(shí)，樣品的楊氏模量為2.01011N/m2七、事故考試問題1.對(duì)于相同材料，長(zhǎng)度和截面面積相同的圓形截面樣品和方形截面樣品中，