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      一種楊氏彈性模量測(cè)量?jī)x的制作方法

      文檔序號(hào):5824187閱讀:716來(lái)源:國(guó)知局
      專利名稱:一種楊氏彈性模量測(cè)量?jī)x的制作方法
      技術(shù)領(lǐng)域
      本實(shí)用新型涉及一種楊氏彈性模量測(cè)量?jī)x,主要應(yīng)用于大專院校物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)。
      技術(shù)背景固體材料楊氏彈性模量的測(cè)量是高等院校理工科物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中必做實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目之一,目 前用于物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)測(cè)量楊氏彈性模量的儀器主要有三種 一種是采用拉伸法,金屬絲的上 端固定于支架上,下端掛砝碼,測(cè)出金屬絲在力的作用下的伸長(zhǎng)量,根據(jù)胡克定律求得金屬 絲的楊氏彈性模量;第二種是采用共振法,用某種頻率的信號(hào)源激發(fā)兩端自由的圓柱桿時(shí),波在試樣中傳播,由于邊界條件的限制而發(fā)生反射,反射和干涉的結(jié)果在試樣中形成駐波, 若駐波的頻率與試樣的固有振動(dòng)頻率的基頻相同時(shí),試樣就處于共振狀態(tài),通過(guò)共振現(xiàn)象測(cè)出振動(dòng)的基頻頻率,從而求得試樣的楊氏彈性模量;第三種是采用彎梁法,長(zhǎng)度為L(zhǎng),厚度 為a,寬度為b的金屬橫梁,置于間隔距離為d的兩刀口之間,如果在梁的中心位置置一平 行丁兩支撐刀口的刀口,并通過(guò)中間刀口施加壓力,測(cè)梁的中心將下降A(chǔ)2,則橫梁的楊氏彈性模量為7 = ~4^式中,^為加在中間刀口上的砝碼質(zhì)量,g為當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣龋壳?,測(cè)量AZ的方法是采用讀數(shù)顯微鏡,由于讀數(shù)顯微鏡的視野小,調(diào)節(jié)、測(cè)量繁雜,因此,這是彎梁法的不足。 發(fā)明內(nèi)容為了解決彎梁法采用讀數(shù)顯微鏡存在的視野小,調(diào)節(jié)、測(cè)量繁雜等不足,本實(shí)用新型提 供一種新型楊氏模量測(cè)量?jī)x,該楊氏彈性模量測(cè)量?jī)x,采用千分尺定標(biāo)、測(cè)量、使得測(cè)量直觀和簡(jiǎn)單。本實(shí)用新型解決其技術(shù)上問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是它含楊氏彈性模量測(cè)試儀、磁鐵盒、 試樣支撐刀口、杠桿支撐臺(tái)、刀口裝置、砝碼、千分尺、千分尺固定架、杠桿裝置、平臺(tái)、 試樣、支架、底座。楊氏彈性模量測(cè)試儀含機(jī)箱、電纜座、電壓表、電源開(kāi)關(guān)。杠桿裝置含 霍耳位置傳感器、杠桿、上尖頂、轉(zhuǎn)動(dòng)尖頂、下尖頂。刀口裝置含連桿平臺(tái)、連桿、水平刀 口、砝碼盒。底座上平行立有開(kāi)了試樣支撐刀口的兩支架,兩支架的試樣支撐刀口支撐試樣, 試樣的中間位置掛有刀口裝置。兩支架上搭有平臺(tái),平臺(tái)的中間開(kāi)有圓孔,平臺(tái)的一端放有 磁鐵盒,磁鐵盒內(nèi)裝有兩塊平行放置并相隔一定距離的同極相對(duì)的相同的磁鐵,平臺(tái)的中間 位置與磁鐵盒之間固定有杠桿支撐臺(tái),刀口裝置的連桿穿過(guò)平臺(tái)的中間圓孔,連桿平臺(tái)與杠 桿支撐臺(tái)處于同一高度,平臺(tái)的另一端有千分尺固定架,千分尺固定架上裝有千分尺。杠桿 裝置的轉(zhuǎn)動(dòng)尖頂置于杠桿支撐臺(tái)上,杠桿裝置的下尖頂置于刀口裝置的連桿平臺(tái)上,由于杠 桿裝置下尖頂端比另一端重,因此,杠桿裝置的下尖頂尖端在重力的作用始終落在刀口裝置 的連桿平臺(tái)上,杠桿裝置的另一端裝有霍耳位置傳感器,置于磁鐵盒的中間位置,霍耳位置傳感器通過(guò)電纜與楊氏彈性模量測(cè)試儀的電纜座電連接。在刀口裝置的砝碼盒中加入砝碼時(shí),砝碼的重力通過(guò)刀口裝置的水平刀口作用在試件中間處,試件產(chǎn)生形變,刀口裝置的連桿平臺(tái)下降,杠桿裝置的下尖頂隨之下降,杠桿裝置即以轉(zhuǎn)動(dòng)尖頂?shù)募舛藶檗D(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng),霍耳位置傳感器也隨之在磁鐵盒中產(chǎn)生位移,霍耳電勢(shì)差通過(guò)楊氏彈性模量測(cè)試儀的電壓表測(cè)量。當(dāng)試件不加砝碼時(shí),調(diào)節(jié)千分尺使其測(cè)量端面與杠桿裝置的上尖頂尖端接觸,當(dāng)調(diào)節(jié)千分尺推動(dòng)杠桿裝置轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),千分尺讀數(shù)變化AI,杠桿裝置繞轉(zhuǎn)動(dòng)尖頂尖端轉(zhuǎn)動(dòng),霍耳位置傳感器位移AX,霍耳電勢(shì)差為AC/,則霍耳位置傳感器的靈敏度/: = !。設(shè)試件在砝碼重力Mg的AC/作用下產(chǎn)生形變,杠桿裝置隨之轉(zhuǎn)動(dòng)使霍耳位置傳感器產(chǎn)生位移AA^ ,霍耳電勢(shì)差為, 則AZ^KAf/,,由式y(tǒng)=《,Mg即可求得試件的楊氏模量Y,式中,J為兩支撐刀口之間的距離,M為所加砝碼的質(zhì)量,"為試件的厚度,6為試件的寬度,AZ,為試件中心由于 砝碼重力作用下而下降的距離。本實(shí)用新型的有益效果是,試樣不加砝碼時(shí),當(dāng)調(diào)節(jié)千分尺使其測(cè)量端面與杠桿裝置的 上尖頂尖端接觸并推動(dòng)杠桿裝置轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),千分尺讀數(shù)變化Ai ,杠桿裝置繞轉(zhuǎn)動(dòng)尖頂尖端轉(zhuǎn)動(dòng), 霍耳位置傳感器在磁鐵盒中產(chǎn)生位移",霍耳電勢(shì)差為AU,則霍耳位置傳感器的靈 敏度K = * ,巳知霍耳位置傳感器的靈敏度K后,試件在砝碼重力Mg的作用下產(chǎn)生形變,則通過(guò)測(cè)量霍耳電勢(shì)差為AfA,利用式A4-IAf/,即可簡(jiǎn)單方便的求得A《,從而得到試件的楊氏彈性模量。


      以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步說(shuō)明。圖l是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是圖1屮楊氏彈性模量測(cè)試儀結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是圖1中杠桿裝置結(jié)構(gòu)示意圖。圖4是圖1中刀口裝置結(jié)構(gòu)示意圖。圖中1.楊氏彈性模量測(cè)試儀,2.磁鐵盒,3.試樣支撐刀口, 4.杠桿支撐臺(tái),5.刀口裝置,6. 砝碼,7.千分尺,8.千分尺固定架,9.杠桿裝置,IO.平臺(tái),ll.試樣,12.支架,13.底座,14. 機(jī)箱,15.電纜座,16.電壓乾17.電源開(kāi)關(guān),18.霍耳位置傳感器,19.杠桿,20.上尖頂,21. 轉(zhuǎn)動(dòng)尖頂,22.下尖頂,23.連桿平臺(tái),24.連桿,25.水平刀口, 26.砝碼盒。
      具體實(shí)施方式
      在圖1中,底座(13)上平行立有開(kāi)了試樣支撐刀口(3)的兩支架(12),兩支架(12)的試樣 支撐刀口 (3)支撐試樣(11),試樣(11)的中間位置掛有刀口裝置(5),兩支架(L2)上搭有平臺(tái) (10),平臺(tái)(10)的中間開(kāi)有圓孔,平臺(tái)(10)的一端放有磁鐵盒(2),磁鐵盒(2)內(nèi)裝有兩平行 放置并相隔一定距離的同極相對(duì)的相同的磁鐵,平臺(tái)(10)的中間位置與磁鐵盒(2)之間固定有杠桿支撐臺(tái)(4)。圖4中的連桿(24)穿過(guò)圖1中的平臺(tái)(10)的中間圓孔,圖4中的連桿平臺(tái)(23) 與圖1中的杠桿支撐臺(tái)(4)處于同一高度。圖1中的平臺(tái)(10)的另一端有千分尺固定架(8), 千分尺固定架(8)上裝有千分尺(7)。圖3中轉(zhuǎn)動(dòng)尖頂(21)置于圖1中的杠桿支撐臺(tái)(4)上,圖 3中的下尖頂(22)置于圖4中的連桿平臺(tái)(23)上,由于圖4中的下尖頂(22)端比另一端重, 因此,圖3中的下尖頂(22)尖端在重力的作用始終落在圖4中連桿平臺(tái)(23)上,圖3中杠桿 (19)另一端裝有霍耳位置傳感器(18)置于圖1中磁鐵盒(2)的中間位置,圖3中霍耳位置傳 感器(18)通過(guò)電纜與圖2中的電纜座(15)電連接。在圖4中的砝碼盒(26)中加入砝碼時(shí),砝 碼的重力通過(guò)圖4中的水平刀口(25)作用在圖1中試件(ll)中間處,圖1中試件(ll)產(chǎn)生形 變,圖4中的連桿平臺(tái)(23)下降,圖3中的下尖頂(22)隨之下降,圖l中的杠桿裝置即以圖 3中轉(zhuǎn)動(dòng)尖頂(21)的尖端為轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng),圖3中霍耳位置傳感器(18)也隨之在圖1中磁鐵盒(2) 中產(chǎn)生位移,霍耳電勢(shì)差通過(guò)圖2中的電壓表(16)測(cè)量。當(dāng)圖1中試件(11)不加砝碼(6)時(shí), 調(diào)節(jié)千分尺(7)使其測(cè)量端面與圖3中的上尖頂(20)尖端接觸。在圖1中,當(dāng)調(diào)節(jié)千分尺(7) 推動(dòng)杠桿裝置(9)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),千分尺(7)讀數(shù)變化AZ,杠桿裝置(9)繞圖3中轉(zhuǎn)動(dòng)尖頂(21)尖端 轉(zhuǎn)動(dòng),圖3中霍耳位置傳感器(18)位移AX,霍耳電勢(shì)差為At/,則圖3中霍耳位置傳感器(18)的靈敏度尺=!。設(shè)圖1中試件(ll)在砝碼(6)的重力Mg的作用下產(chǎn)生形變AZ,,圖1中杠 AC/桿裝置(9)隨之轉(zhuǎn)動(dòng)使圖3中霍耳位置傳感器(18)產(chǎn)生位移A^,霍耳電勢(shì)差為Af/,,則fcb式7=《錄即可求得試件(ll)的楊氏模量,式中,d為兩支撐刀口(3)之間的距離,M為所加砝碼(6)的質(zhì)量,fl為試件(ll)的厚度,6為試件(11)的寬度, 為試件(11)中心由于砝碼(6)重力作用下而下降的距離。
      權(quán)利要求1. 一種楊氏彈性模量測(cè)量?jī)x,它含楊氏彈性模量測(cè)試儀、磁鐵盒、試樣支撐刀口、杠桿支撐臺(tái)、刀口裝置、砝碼、千分尺、千分尺固定架、杠桿裝置、平臺(tái)、試樣、支架、底座,楊氏彈性模量測(cè)試儀含機(jī)箱、電纜座、電壓表、電源開(kāi)關(guān),杠桿裝置含霍耳位置傳感器、杠桿、上尖頂、轉(zhuǎn)動(dòng)尖頂、下尖頂,刀口裝置含連桿平臺(tái)、連桿、水平刀口、砝碼盒,其特征是底座上平行立有開(kāi)了試樣支撐刀口的兩支架,兩支架的試樣支撐刀口支撐試樣,試樣的中間位置掛有刀口裝置,刀口裝置的連桿穿過(guò)平臺(tái)的中間圓孔,連桿平臺(tái)與杠桿支撐臺(tái)處于同一高度,平臺(tái)的另一端有干分尺固定架,千分尺固定架上裝有千分尺,千分尺的測(cè)量端面與杠桿裝置的上尖頂尖端接觸。
      2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的楊氏彈性模量測(cè)量?jī)x,其特征是兩支架上搭有平臺(tái),平臺(tái)的中間 開(kāi)有圓孔,平臺(tái)的一端放有磁鐵盒,磁鐵盒內(nèi)裝有兩塊平行放置并相隔一定距離的同極相對(duì)的相同的磁鐵。
      專利摘要一種楊氏彈性模量測(cè)量?jī)x,主要應(yīng)用于大專院校物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)。它含楊氏彈性模量測(cè)試儀、磁鐵盒、試樣支撐刀口、杠桿支撐臺(tái)、刀口裝置、砝碼、千分尺、千分尺固定架、杠桿裝置、平臺(tái)、試樣、支架、底座。千分尺定標(biāo)后得到霍耳位置傳感器的靈敏度,金屬橫梁試樣中間中受力產(chǎn)生形變,試樣的形變使杠桿裝置轉(zhuǎn)動(dòng),杠桿裝置中的霍耳位置傳感器也隨之在磁鐵盒中產(chǎn)生位移,并輸出霍耳電勢(shì)差,由楊氏彈性模量測(cè)試儀的電壓表測(cè)量,根據(jù)已定標(biāo)得到的霍耳位置傳感器的靈敏度即可求得試樣的形變量,從而得到試件的楊氏彈性模量。
      文檔編號(hào)G01N19/00GK201122140SQ20072006394
      公開(kāi)日2008年9月24日 申請(qǐng)日期2007年7月26日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月26日
      發(fā)明者景 文, 楊國(guó)慧, 陳光偉 申請(qǐng)人:陳光偉;文 景;楊國(guó)慧
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