1、概述
弹性模量 E （也称杨氏模量）是表征材料力学性能中弹性段的重要指标之一，它反映 了材料抵抗弹性变形的能力。泊松比 反映了材料在弹性范围内，由纵向变形引起的横向 变形的大小。 在对构件进行刚度稳定和振动计算、 研究构件的应力和变形时， 要经常用到 E 和 这两个弹性常数。而弹性模量 E 和泊松比 只能通过实验来测定。 2、实验目的
1、测定低碳钢的弹性模量 E 和泊松比 ；
2、验证胡克定律；
4、了解应变测试的接线方式。
3、实验原理
弹性模量 钢管在线
E 和泊松比 是反映材料弹性阶段力学性能的两个重要指标，在弹性阶段， 给一个确定截面形状的试件施加轴向拉力，在截面上便产生了轴向拉应力 ，试件轴向伸 长，单位长度的伸长量称之为应变 ，同样，当施加轴向压力时，试件轴向缩短。在弹性阶 段，拉伸时的应力与应变的比值等于压缩时的应力与应变的比值， 且为一定值， 称之为弹性 模量 E，E F /S0 / 。 L/L
L横 / L 0
L烘干窑纵 / L 0
在试件轴向拉伸伸长的同时，其横向会缩短，同样，在试件受压轴向缩短的同时，其 横向会伸长， 在弹性阶段， 确定材质的试件拉伸时的横向应变与试件的纵向应变的比值等于 压缩时横向应变与试件的 纵向应变的比值，且同 样为一定值，称之为泊 松比 ， 横 纵这样，弹性模量 E 和泊松比 的测量就转化为拉、压力和纵、横向应变的测量，拉、
压力的测量原理同拉、压实验，应变的测量采用电阻应变片电测法原理。
电阻应变片可形象地理解为按一定规律排列有一定长度的电阻丝， 实验前通过胶粘的 方式将电阻应变片粘贴在试件的表面， 试件受力变形时， 电阻应变片中的电阻丝的长度也随 之发生相应的变化， 应变片的阻值也就发生了变化。 实验中我们采用的应变片是由两个单向 应变片组成的十字形应变花， 所谓单向应变片， 就是应变片的电阻值对沿某一个方向的变形 最为敏感， 称此方向为应变片的纵向， 而对垂直于该方向的变形阻值变化可忽略， 称此方向 为应变片的横向。 利用应变片的这个特性， 在进行应变测试时， 我们所测到只是试件沿应变 片纵向的应变， 其不包含试件垂直方向变形所引起的影响。 对于单向电阻应变片而言， 在其 工作范围内，其电阻的变化与试件的变形有如下的关系： RL
K 应 K 应
R 应 L 应
K 应 称为电阻应变片的灵敏度系数， 不同材料的电阻应变片有着不同的灵敏度系数，
常用应变片的灵敏度系数 K应 一般在 2.1 左右，即使同一批应变片的灵敏度系数也并非
相同，例 如，我们在该实验中所粘贴的电阻应变片的阻值 R 120.2 0.3 ，
K 2.19 1% 。通常应变片应变极限为 ≤ 2%，但有些特制的应变片其应变极限可达
到 20%。
由于常用钢材当应力达到弹性极限时， < 0.2%，所以我们可以采用粘贴应变片
的方式来测量试件的应变，这样对试件应变的测量就 转化成了对应变片 R/ R的测量。常用的测量方式是 采用惠斯登电桥进行测量。其原理如图 4.1 所示。
电桥由四个桥臂电阻 R1、 R2、 R3 、 R4组成，供桥
电压由 A、C点输入，输出电压为 UDB 。假定
电桥的初始状态为 R1/ R2=R4/ R3 ，此时电桥输出 电 压 U DB =0 ， 称 之 为 平 衡 电 桥 。 极 限 情 况 为
图 4.1 惠斯登电桥原理图
R1= R2=R3=R4= R 。现在我们假定， R1=R2=R3 = R4 ，电阻应变片 轻钢结构雨棚R1粘贴在被测试件上，其余应变片粘
贴在非受力试件上， 在不考虑非受力原因引起的应变片电阻变化时， 认为其为恒定值。 这样
热扩散系数
应变片 R1由于试件变形产生 R的变化时，输出电压 UDB 也会产生相应的变化， UDB
由于电桥初始状态为平衡电桥，即 U DB =0大豆糖蜜，故有：
R/R
4 2 R/ R
2)
尾气抽排系统由于， R很小，所以 lim(4 2 R/ R) 4，因此
R/ R K应 1
U DB E E K 应 K 仪 1 44
(3) 通过计算机数据采集系统，对桥路输出的电压进行放大、离散采集及数据二次运算， 就可以得到被测试件的应变 。
K应 K仪 1
同样可以推导，电阻应变片 R2 粘贴在被测试件上，其余应变片粘贴在非受力试件上
时，有
