材料常数

弹性模量与泊松比

本文假设学生已接受过操作万能试验机所需的操作方法和安全预防措施的培训。

1. 取一根矩形铝棒（12 英寸 × 1 英寸 × ¼ 英寸）；推荐使用铝 6061 T6xxx 或更高强度的材料。在距梁一端约 1 英寸处钻一个孔，作为加载点。
2. 在梁的上表面，距该孔中心约 8.0 英寸处标记一个位置。画出应变花应变片的对齐标记，并确保应变花的轴线与梁的纵向轴线成一个小角度（约 10° 至 15°）。
3. 在梁的下表面标记一个类似的位置。此处将安装一个单向应变片，且应与梁的纵向轴线对齐。
4. 使用游标卡尺仔细测量铝棒的宽度（b）和厚度（t）。在三个不同位置各测量三次，以获得尺寸的可靠平均值。根据这些测量值，计算截面惯性矩（I）以及从中性轴到梁最外层纤维的距离（c = t/2）。
5. 获取一个应变花应变片，其每个应变片的传感栅格长度约为 ¼ 英寸，宽度约为 1/8 毫米；同时获取一个类似的单向应变片。记录所有应变片的校准系数（或应变片系数）。
6. 安装应变花应变片时，首先彻底脱脂并清洁表面；使用逐级更细的砂纸打磨表面，直至获得非常光滑的表面；用中和剂清洁表面；然后按照制造商的说明粘贴应变片。粘合剂必须充分固化后才能继续操作。
7. 在继续操作前，测试应变片的电阻（通常为 120 欧姆）及其对铝棒的漏电流（电阻率，理想情况下应大于 5 兆欧）。
8. 对将要安装在下表面的单向应变片，重复步骤 1.5 至 1.7。
9. 将试样插入悬臂装置，并妥善固定。
10. 将应变片连接至记录设备，例如 Vishay P3 应变指示仪。确保接线符合应变指示仪的说明书要求，并明确每个通道对应哪个应变片。
11. 在指示仪中输入每个应变片对应的应变片系数。
12. 通过输入一个已知电压来检查设备校准情况，该电压在应变片系数为 2.00 时应显示读数为 5000με。
13. 记录初始载荷和应变值。
14. 在梁的末端缓慢施加 9 个增量，每个增量为 1.1 磅（0.5 千克）或相近值。每步加载后暂停，待测量值稳定后再记录读数。
15. 随后缓慢施加 9 个减量，每个减量为 1.1 磅（0.5 千克）或相近值。每步卸载后暂停，待测量值稳定后再记录读数。
16. 断开应变片与应变指示仪的连接，并关闭指示仪。
17. 绘制纵向应变片的应变与横向应变片的应变关系图。该直线的斜率即为泊松比 v。
18. 根据应力与纵向应变关系图，确定最佳拟合直线的斜率，该斜率等于杨氏模量 E。
19. 将测得的 E 和 v 值与先前已确立或已发表的数值进行比较（通常给出的是一个数值范围，而非单一离散值）。