專利名稱：液壓式鋼絲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，特別是涉及一種液壓式鋼絲楊氏模量測量儀。
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(fèi)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(dú)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、測量精確的液壓式鋼絲楊氏模量測量儀。解決本發(fā)明技術(shù)問題的方案是液壓式鋼絲楊氏模量測量儀由支架、待測鋼絲、砝碼、砝碼盤、活塞、右豎筒、實驗桌、橫管和左豎筒構(gòu)成。支架置于水平放置的實驗桌旁，支架夾頭夾住待測鋼絲的上端，待測鋼絲的下端與圓盤形的砝碼盤的中心固定為一體。砝碼置于砝碼盤上。玻璃材質(zhì)的連通器由右豎筒、 橫管和左豎筒構(gòu)成，左豎筒和右豎筒均為上端開敞底端封閉的圓筒，左豎筒的內(nèi)直徑為右豎筒內(nèi)直徑的20倍。水平設(shè)置的橫管的左右兩端分別與豎直放置的左豎筒和右豎筒結(jié)合為一體且彼此相通。連通器中盛裝有紅色的液體。右豎筒的外側(cè)壁上有豎向的刻度。連通器放置于實驗桌的桌面上，且左豎筒處于支架夾頭的正下方，在平面上，左豎筒的軸心線與待測鋼絲重合，左豎筒的上口內(nèi)有一塊圓盤形的活塞，活塞能夠在左豎筒中豎直運(yùn)動?；钊牡酌嬷苯优c所述紅色液體接觸，活塞的側(cè)壁與左豎筒的內(nèi)側(cè)壁接觸且將所述紅色液體封于活塞以下。所述砝碼盤的底面與活塞的上表面接觸。測試過程中，先測出待測鋼絲的直徑d，然后根據(jù)右豎筒外壁的刻度讀出此時右豎筒內(nèi)液柱的高度，記為H1，再向砝碼盤上加載重量為G1的砝碼，由于待測鋼絲在豎向被拉伸，砝碼和砝碼盤共同對活塞施壓并使活塞向下移動，使右豎筒內(nèi)的液面高度在活塞的向下擠壓下升高到H2,記錄吐的值。根據(jù)吐和H1之差ΔΗ以及左豎筒和右豎筒的直徑比例可以計算出左豎筒內(nèi)液面下降的距離，此距離即為待測鋼絲的伸長距離al。通過公式F = G1HF得到直接引起待測鋼絲伸長AL長度的軸向力的大小。 其中，f是左豎筒內(nèi)壁對活塞的摩擦力，AF是加載砝碼后左豎筒內(nèi)液體對活塞的浮力的增量。所述摩擦力f可通過用測力計拉動置入左豎筒中的活塞測得，測量時，先將左豎筒內(nèi)的液體倒出，但保持活塞的側(cè)壁處于濕潤狀態(tài)。Δ F通過公式AF= PgAH得出，其中P為紅色液體的密度，g為重力加速度，ΔΗ = H2-H1,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。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1.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高度即可算出鋼絲形變量， 與現(xiàn)有技術(shù)相比，無需耗費(fèi)大量的時間來調(diào)節(jié)儀器，操作十分簡便。


圖1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.砝碼盤5.活塞6.右豎筒7.實驗桌8.橫管9.左豎筒
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的描述。液壓式鋼絲楊氏模量測量儀由支架1、待測鋼絲2、砝碼3、砝碼盤4、活塞5、右豎筒 6、實驗桌7、橫管8和左豎筒9構(gòu)成。支架1置于水平放置的實驗桌7旁，支架1夾頭夾住待測鋼絲2的上端，待測鋼絲 2的下端與圓盤形的砝碼盤4的中心固定為一體。砝碼3置于砝碼盤4上。玻璃材質(zhì)的連通器由右豎筒6、橫管8和左豎筒9構(gòu)成，左豎筒9和右豎筒6均為上端開敞底端封閉的圓筒，左豎筒9的內(nèi)直徑為右豎筒6內(nèi)直徑的20倍。水平設(shè)置的橫管8的左右兩端分別與豎直放置的左豎筒9和右豎筒6結(jié)合為一體且彼此相通。連通器中盛裝有紅色的液體。右豎筒6的外側(cè)壁上有豎向的刻度。連通器放置于實驗桌7的桌面上，且左豎筒9處于支架1 夾頭的正下方，在平面上，左豎筒9的軸心線與待測鋼絲2重合，左豎筒9的上口內(nèi)有一塊圓盤形的活塞5，活塞5能夠在左豎筒9中豎直運(yùn)動?；钊?的底面直接與所述紅色液體接觸，活塞5的側(cè)壁與左豎筒9的內(nèi)側(cè)壁接觸且將所述紅色液體封于活塞5以下。所述砝碼盤4的底面與活塞5的上表面接觸。測試過程中，先測出待測鋼絲2的直徑d，然后根據(jù)右豎筒6外壁的刻度讀出此時右豎筒6內(nèi)液柱的高度，記為H1，再向砝碼盤4上加載重量為G1的砝碼3，由于待測鋼絲2 在豎向被拉伸，砝碼3和砝碼盤4共同對活塞5施壓并使活塞5向下移動，使右豎筒6內(nèi)的液面高度在活塞5的向下擠壓下升高到H2，記錄吐的值。根據(jù)吐和H1之差ΔΗ以及左豎筒9和右豎筒6的直徑比例可以計算出左豎筒9 內(nèi)液面下降的距離，此距離即為待測鋼絲2的伸長距離AL。通過公式F = G1HF得到直接引起待測鋼絲2伸長AL長度的軸向力的大小。 其中，f是左豎筒9內(nèi)壁對活塞5的摩擦力，Δ F是加載砝碼3后左豎筒9內(nèi)液體對活塞5的浮力的增量。所述摩擦力f可通過用測力計拉動置入左豎筒9中的活塞5測得，測量時，先將左豎筒9內(nèi)的液體倒出，但保持活塞5的側(cè)壁處于濕潤狀態(tài)。AF通過公式AF= PgAH 得出，其中P為紅色液體的密度，g為重力加速度，ΔΗ = H2-H1,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。
權(quán)利要求
1. 一種液壓式鋼絲楊氏模量測量儀，由支架、待測鋼絲、砝碼、砝碼盤、活塞、右豎筒、實驗桌、橫管和左豎筒構(gòu)成，其特征是支架置于水平放置的實驗桌旁，支架夾頭夾住待測鋼絲的上端，待測鋼絲的下端與圓盤形的砝碼盤的中心固定為一體，砝碼置于砝碼盤上，玻璃材質(zhì)的連通器由右豎筒、橫管和左豎筒構(gòu)成，左豎筒和右豎筒均為上端開敞底端封閉的圓筒，左豎筒的內(nèi)直徑為右豎筒內(nèi)直徑的20倍，水平設(shè)置的橫管的左右兩端分別與豎直放置的左豎筒和右豎筒結(jié)合為一體且彼此相通，連通器中盛裝有紅色的液體，右豎筒的外側(cè)壁上有豎向的刻度，連通器放置于實驗桌的桌面上，且左豎筒處于支架夾頭的正下方，在平面上，左豎筒的軸心線與待測鋼絲重合，左豎筒的上口內(nèi)有一塊圓盤形的活塞，活塞能夠在左豎筒中豎直運(yùn)動，活塞的底面直接與所述紅色液體接觸，活塞的側(cè)壁與左豎筒的內(nèi)側(cè)壁接觸且將所述紅色液體封于活塞以下，所述砝碼盤的底面與活塞的上表面接觸。
全文摘要
本發(fā)明涉及物理實驗技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種液壓式鋼絲楊氏模量測量儀。它由支架、待測鋼絲、砝碼、砝碼盤、活塞、右豎筒、實驗桌、橫管和左豎筒構(gòu)成。支架置于水平放置的實驗桌旁，支架夾頭夾住待測鋼絲的上端，待測鋼絲的下端與圓盤形的砝碼盤的中心固定為一體。連通器放置于實驗桌的桌面上，且左豎筒處于支架夾頭的正下方，左豎筒的上口內(nèi)有一塊圓盤形的活塞，所述砝碼盤的底面與活塞的上表面接觸。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G01N3/14GK102564863SQ201110462319
公開日2012年7月11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