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動態(tài)法測量固體材料的楊氏彈性模量

2512878 2008-11-24 | rar | 333 | 次下載 | 3積分

資料介紹

【教學目的】
1．理解動態(tài)法測量楊氏模量的基本原理。
2．掌握動態(tài)法測量楊氏模量的基本方法，學會用動態(tài)法測量楊氏模量。
3．了解壓電陶瓷換能器的功能，熟悉信號源和示波器的使用。
4．培養(yǎng)綜合運用知識和使用常用實驗儀器的能力。
【教學要求】
1．了解測量楊氏模量的主要方法，理解動態(tài)法測量楊氏模量的基本原理。
2．掌握動態(tài)法測量楊氏模量的基本方法，學會用動態(tài)法測量楊氏模量。
3．了解壓電換能器的功能，學習信號源和數(shù)字存儲示波器的使用。
4．理解共振頻率的基本概念，掌握利用示波器觀測共振頻率的基本方法。
5．了解基頻共振的基本概念，學會判斷基頻共振的基本方法。
6．理解外延法測量物理量的基本思想，掌握外延法測量基頻共振頻率的基本原理和實現(xiàn)方法。
7．學會直接測量量和間接測量量不確定度的估算，完整表示實驗結果。
【實驗設計思想與實現(xiàn)方法】
1．楊氏模量
楊氏模量的定義與物理意義，測量楊氏模量的理論研究和工程應用意義，測量楊氏模量的基本方法――靜態(tài)法和動態(tài)法。
靜態(tài)法的基本原理，拉伸法測量鋼材的楊氏模量，壓縮法測量金屬材料的楊氏模量。靜態(tài)法的優(yōu)缺點，為什么要用動態(tài)法？
2．動態(tài)法的基本思想
動態(tài)法――動――振動，振動規(guī)律，數(shù)學語言描述，四階偏微分方程，求解出楊氏模量與樣品參數(shù)和振動頻率的關系，對圓棒試樣，直徑與長度滿足d<直徑d、長度L、質量m的測量，分別提供了直尺、游標卡尺、千分尺和電子天平。實驗的關鍵是測量振動頻率。即如何使樣品振動，怎樣檢測振動狀態(tài)是基頻振動，測出基頻共振頻率。
3．動態(tài)法的實現(xiàn)
功率函數(shù)信號發(fā)生器作為激勵振動的電源，采用壓電換能器實現(xiàn)試樣的振動和振動狀態(tài)的接收，通過數(shù)字存儲示波器觀測共振狀態(tài)，鑒定基頻共振，測量共振頻率。
4．實驗裝置與使用
【課堂討論問題】
1．掌握楊氏模量的基本概念，了解測量楊氏模量的主要方法。
2．掌握固有頻率和共振頻率的概念，了解用示波器觀察共振現(xiàn)象的基本方法。
3．了解外延測量法及其適用條件。
4．了解動態(tài)法測量楊氏模量的基本原理。
5．了解動態(tài)法測量楊氏模量的基本過程及其注意事項。
【注意事項】
1．千萬不能用力拉懸絲，否則會損壞膜片或換能器。懸掛試樣或移動懸絲位置時，應輕放輕動，不能給予懸絲沖擊力。
2．換能器由厚度約為0.1～0.3mm的壓電晶體用膠粘接在0.1mm左右的黃銅片上構成，故極其脆弱。測定時一定要輕拿輕放，不能用力，也不能敲打。
3．試樣棒不能隨處亂放，要保持清潔；拿放時應特別小心，避免弄斷懸絲摔壞試樣棒。
4．安裝試樣棒時，應先移動支架到既定位置后再懸掛試樣棒。
5．實驗時，懸絲必須捆緊，不能松動，且在通過試樣軸線的同一截面上，一定要等試樣穩(wěn)定之后才可正式測量。
6．盡可能采用較小的信號激發(fā)，激振器所加正弦信號的峰－峰值幅度限制在6V內，這時發(fā)生虛假信號的可能性較小。
7．信號源、換能器、放大器、示波器等測試儀器均應共“地”。
8．懸掛點或支撐點如在節(jié)點時極難進行測量；全放在端點，測量雖很方便但易引入系統(tǒng)誤差。
9．如試樣材質不均勻或呈橢圓形，就會有多個共振頻率出現(xiàn)，這時只能通過更換合格試樣來解決。