專利名稱：溢出微量式楊氏模量測量儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及物理實驗技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種溢出微量式楊氏模量測量儀。
背景技術(shù)：
楊氏模量是反映材料力學(xué)特性的一個重要物理參數(shù)。目前，公知的楊氏模量測量儀都是采用的順掛式，也稱懸掛式。懸掛式楊氏模量測量儀采用光杠桿原理，將金屬絲的微小伸長量通過鏡面光杠桿放大，并通過置于遠(yuǎn)處的望遠(yuǎn)鏡和標(biāo)尺進(jìn)行觀測。但在實際操作過程中，不易在望遠(yuǎn)鏡中找到由光杠桿平面鏡反射同來的標(biāo)尺像，實驗者常需要耗費大量時間來調(diào)節(jié)儀器。另外，望遠(yuǎn)鏡距離楊氏模量儀有一定距離，操作過程中需要一人在儀器處增減砝碼，另一人在望遠(yuǎn)鏡處觀測并記錄數(shù)據(jù)，或者一人在儀器和望遠(yuǎn)鏡之間來回跑動，因而無法獨立而方便地完成實驗測量。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種操作方便、讀數(shù)清晰、測量精確的溢出微量式楊氏模量測量儀。
解決本發(fā)明技術(shù)問題的方案是溢出微量式楊氏模量測量儀，由支架、待測鋼絲、 砝碼、砝碼座、溢出嘴、貯液缸、量筒、實驗桌、橡膠柱、緊固螺釘和夾持塊構(gòu)成。
其中，支架的頂端設(shè)有鋼絲夾頭，支架的下端與水平放置的實驗桌結(jié)合為一體，貯液缸為上端開敞的圓筒形容器，貯液缸置于實驗桌的桌面上，貯液缸的中心與支架頂端的鋼絲夾頭正對。溢出嘴為弧形的管狀體，溢出嘴的上口與貯液缸的側(cè)壁結(jié)合為一體且與貯液缸的內(nèi)部相通，溢出嘴的下端開口豎直向下。在貯液缸內(nèi)盛有紅色液體，紅色液體的液面與溢出嘴的上口的下邊緣平齊。
在實驗桌的側(cè)壁上固定有一夾持塊，夾持塊上開有一豎直的通孔，量筒的開口向上并穿過所述夾持塊的豎向通孔，量筒與夾持塊成間隙配合關(guān)系。量筒內(nèi)盛有紅色液體。
在夾持塊的所述豎向通孔的側(cè)壁上開有一水平通孔，此水平通孔中，由內(nèi)到外依次有圓柱形的橡膠柱和與所述水平通孔以螺紋配合的緊固螺釘，緊固螺釘?shù)奈捕伺溆行怼?br> 所述量筒的上口處于所述溢出嘴的下端開口的正下方。
待測鋼絲的上端被支架頂端的鋼絲夾頭固定，待測鋼絲的下端與砝碼座的上表面的中心連接固定。砝碼座為圓柱體形，砝碼座的直徑為量筒的內(nèi)直徑的20倍。砝碼座的下半部處于所述貯液缸的紅色液體中，且砝碼座的底面高度低于所述溢出嘴的高度。砝碼座與貯液缸共軸，且砝碼座的直徑小于貯液缸的內(nèi)直徑。
破碼置于破碼座的上表面上。
測試過程中，先測出待測鋼絲的直徑d，然后向貯液缸內(nèi)注入紅色液體，直至溢出嘴中有液體流出時停止注入。此時貯液缸內(nèi)液體的液面與溢出嘴的上口的下邊緣平齊,讀出量筒內(nèi)液體容積并記錄為V1，再向砝碼座上加載重量為G的砝碼，由于待測鋼絲在豎向被拉伸，砝碼座下沉一段距離，貯液缸內(nèi)與砝碼座下沉體積等量的液體就從溢出嘴流入所述量筒中，再讀出此時量筒內(nèi)液體容積并記錄為V2,
根據(jù)公式AL= (V2-V1)/S，就可求得在加載砝碼后待測鋼絲的伸長距離AL，上式中，S代表砝碼座的橫截面面積。
由于液體對物體的浮力等于物體所排開的液體的重力，因此在加上重力為G的砝碼后，液體對砝碼座的浮力的增量等于量筒內(nèi)新增加的紅色液體的重量，液體對砝碼座的浮力的增量AF= P S(V2-V1)，其中P為紅色液體的密度，g為重力加速度。
加載重力為G的砝碼后，待測鋼絲實際受到的拉力的增量F = G-AF,最后，將上述參數(shù)代入楊氏模量計算公式Y(jié) = 4FL/ (Jid2AL)就可算出楊氏模量值Y，其中L代表待測鋼絲在加載重量為G的砝碼之前的長度。
采用上述方案，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下顯著進(jìn)步
I.使用本發(fā)明在測量過程中測出的所有數(shù)據(jù)均可通過肉眼直接讀出，無需借助望遠(yuǎn)鏡等設(shè)備，與現(xiàn)有技術(shù)相比，讀數(shù)更加簡便。
2.組成本發(fā)明的各部件與現(xiàn)有儀器相比，更為集中，便于實驗室管理。
3.使用本發(fā)明，只需通過加減砝碼并記錄不同的液面體積讀數(shù)即可算出鋼絲形變量，與現(xiàn)有技術(shù)相比，無需耗費大量的時間來調(diào)節(jié)儀器，操作十分簡便。


圖I為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖中1.支架2.待測鋼絲3.砝碼4.砝碼座5.溢出嘴6.貯液缸7.量筒 8.實驗桌9.橡膠柱10.緊固螺釘11.夾持塊具體實施方式
下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的描述。
溢出微量式楊氏模量測量儀，由支架I、待測鋼絲2、砝碼3、砝碼座4、溢出嘴5、貯液缸6、量筒7、實驗桌8、橡膠柱9、緊固螺釘10和夾持塊11構(gòu)成。
其中，支架I的頂端設(shè)有鋼絲夾頭，支架I的下端與水平放置的實驗桌8結(jié)合為一體，貯液缸6為上端開敞的圓筒形容器，貯液缸6置于實驗桌8的桌面上，貯液缸6的中心與支架I頂端的鋼絲夾頭正對。溢出嘴5為弧形的管狀體，溢出嘴5的上口與貯液缸6的側(cè)壁結(jié)合為一體且與貯液缸6的內(nèi)部相通，溢出嘴5的下端開口豎直向下。在貯液缸6內(nèi)盛有紅色液體，紅色液體的液面與溢出嘴5的上口的下邊緣平齊。
在實驗桌8的側(cè)壁上固定有一夾持塊11，夾持塊11上開有一豎直的通孔，量筒7 的開口向上并穿過所述夾持塊11的豎向通孔，量筒7與夾持塊11成間隙配合關(guān)系。量筒 7內(nèi)盛有紅色液體。
在夾持塊11的所述豎向通孔的側(cè)壁上開有一水平通孔，此水平通孔中，由內(nèi)到外依次有圓柱形的橡膠柱9和與所述水平通孔以螺紋配合的緊固螺釘10，緊固螺釘10的尾端配有旋翼。
所述量筒7的上口處于所述溢出嘴5的下端開口的正下方。
待測鋼絲2的上端被支架I頂端的鋼絲夾頭固定，待測鋼絲2的下端與砝碼座44的上表面的中心連接固定。砝碼座4為圓柱體形，砝碼座4的直徑為量筒7的內(nèi)直徑的20 倍。砝碼座4的下半部處于所述貯液缸6的紅色液體中，且砝碼座4的底面高度低于所述溢出嘴5的高度。砝碼座4與貯液缸6共軸，且砝碼座4的直徑小于貯液缸6的內(nèi)直徑。
破碼3置于破碼座4的上表面上。
測試過程中，先測出待測鋼絲的直徑d，然后向貯液缸6內(nèi)注入紅色液體，直至溢出嘴5中有液體流出時停止注入。此時貯液缸6內(nèi)液體的液面與溢出嘴5的上口的下邊緣平齊，讀出量筒7內(nèi)液體容積并記錄為V1，再向砝碼座4上加載重量為G的砝碼3，由于待測鋼絲2在豎向被拉伸，砝碼座4下沉一段距離，貯液缸6內(nèi)與砝碼座4下沉體積等量的液體就從溢出嘴5流入所述量筒7中，再讀出此時量筒7內(nèi)液體容積并記錄為V2,
根據(jù)公式AL= (V2-V1) /S，就可求得在加載砝碼后待測鋼絲2的伸長距離A L，上式中，S代表砝碼座4的橫截面面積。
由于液體對物體的浮力等于物體所排開的液體的重力，因此在加上重力為G的砝碼后，液體對砝碼座4的浮力的增量等于量筒7內(nèi)新增加的紅色液體的重量，液體對砝碼座4的浮力的增量AF=P S(V2-V1)，其中P為紅色液體的密度，g為重力加速度。
加載重力為G的砝碼后，待測鋼絲2實際受到的拉力的增量F = G-AF,最后，將上述參數(shù)代入楊氏模量計算公式Y(jié) = 4FL/U d2 AL)就可算出楊氏模量值Y，其中L代表待測鋼絲2在加載重量為G的砝碼之前的長度。
權(quán)利要求
1.一種溢出微量式楊氏模量測量儀，由支架、待測鋼絲、砝碼、砝碼座、溢出嘴、貯液缸、 量筒、實驗桌、橡膠柱、緊固螺釘和夾持塊構(gòu)成，其特征是支架的頂端設(shè)有鋼絲夾頭，支架的下端與水平放置的實驗桌結(jié)合為一體，貯液缸為上端開敞的圓筒形容器，貯液缸置于實驗桌的桌面上，貯液缸的中心與支架頂端的鋼絲夾頭正對，溢出嘴為弧形的管狀體，溢出嘴的上口與貯液缸的側(cè)壁結(jié)合為一體且與貯液缸的內(nèi)部相通，溢出嘴的下端開口豎直向下， 在貯液缸內(nèi)盛有紅色液體，紅色液體的液面與溢出嘴的上口的下邊緣平齊，在實驗桌的側(cè)壁上固定有一夾持塊，夾持塊上開有一豎直的通孔，量筒的開口向上并穿過所述夾持塊的豎向通孔，量筒與夾持塊成間隙配合關(guān)系，量筒內(nèi)盛有紅色液體，在夾持塊的所述豎向通孔的側(cè)壁上開有一水平通孔，此水平通孔中，由內(nèi)到外依次有圓柱形的橡膠柱和與所述水平通孔以螺紋配合的緊固螺釘，緊固螺釘?shù)奈捕伺溆行恚隽客驳纳峡谔幱谒鲆绯鲎斓南露碎_口的正下方，待測鋼絲的上端被支架頂端的鋼絲夾頭固定，待測鋼絲的下端與砝碼座的上表面的中心連接固定，砝碼座為圓柱體形，砝碼座的直徑為量筒的內(nèi)直徑的20 倍，砝碼座的下半部處于所述貯液缸的紅色液體中，且砝碼座的底面高度低于所述溢出嘴的高度，砝碼座與貯液缸共軸，且砝碼座的直徑小于貯液缸的內(nèi)直徑，砝碼置于砝碼座的上表面上。
全文摘要
本發(fā)明涉及物理實驗技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種溢出微量式楊氏模量測量儀。它由支架、待測鋼絲、砝碼、砝碼座、溢出嘴、貯液缸、量筒、實驗桌、橡膠柱、緊固螺釘和夾持塊構(gòu)成。貯液缸置于實驗桌的桌面上，貯液缸的中心與支架頂端的鋼絲夾頭正對。溢出嘴為弧形的管狀體，量筒的上口處于所述溢出嘴的下端開口的正下方。待測鋼絲的上端被支架頂端的鋼絲夾頭固定，待測鋼絲的下端與砝碼座的上表面的中心連接固定。本發(fā)明在測量過程中測出的所有數(shù)據(jù)均可通過肉眼直接讀出，無需借助望遠(yuǎn)鏡等設(shè)備，與現(xiàn)有技術(shù)相比，讀數(shù)更加簡便。
文檔編號G01B13/02GK102538720SQ201110460299
公開日2012年7月4日 申請日期2011年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月31日
發(fā)明者梁德富 申請人:寧波市鄞州云帆工程咨詢有限公司