金属弹性模量测量方法的比较

魏连甲

摘要：根据三种常用测量方法的测量数据，比较分析三种方法的精确度、优缺点、适用条件等。结果表明，利用光杠杆装置测量金属弹性模量的误差最小，因此，在金属弹性模量的一般测量中，光杠杆装置是最理想的测量工具。

关键词：金属弹性模量；CCD成像系统；光杠杆；弯曲梁法

1 序言

弹性模量是表示固体材料弹性形变的重要物理量，在工程设计中是一个常用参数，是选定机械构件材料的重要依据之一。对于金属丝而言，在所发生的弹性形变范围内，其伸长量非常小，是一个难以测量的量，因此精确测量金属丝的伸长量是实验的关键所在。常用的测量方法有：光杠杆放大法、CCD成像系统法、梁的弯曲法、共振法以及用测量电学量或光学量来测量伸长量的方法。本文使用三种不同的经典方法通过放大金属微小的弹性形变量来测定金属弹性模量。

2 实验数据

2.1 CCD成像系统

由以上数据计算金属弹性模量

相对不确定度：

2.2 光杠杆装置

由以上数据可得

相对不确定度：

2.3 梁的弯曲法

金属梁的弹性模量测量结果：

相对不确定度：

3. 结语

以上三种实验是现阶段测定金属弹性模量时使用最为广泛的几种实验方法，通过多次实验测量、数据处理及实验分析得出结论：三种方法最后测定的金属弹性模量的相对不确定度最大的是弯梁法，其次是CCD法，最小的是光杠杆法。在現有实验室条件下，虽然有多种测量弹性模量的方法，其测量精度的提高主要是对金属形变量的放大测量，弯梁法和CCD法的实验设计较为合理，但实验精度不理想，实验误差较大，而经典的光杠杆法，虽然原理简单，但设计合理，仍然时测量金属弹性模量的理想方法。

参考文献：

[1]沈学忠. 金属材料弹性模量的简易测量方法[J]. 理化检验—物理分册， 1999， （1）： 25—26.

[2]尤力， 宋西平， 林志， 张蓓. 金属丝弹性模量的测量方法研究[J]. 稀有金属材料与工程， 2007， （10）：1776—1779.endprint