切变模量的多种测量方法.ppt

《切变模量的多种测量方法.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《切变模量的多种测量方法.ppt（14页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、扭摆法扭摆法及其改进及其改进超声脉冲法超声脉冲法二次全息法二次全息法OUTLINE设圆柱体的半径为设圆柱体的半径为R,高为高为L,其上端固定其上端固定,下端面受到一个外加扭转力矩的下端面受到一个外加扭转力矩的作用作用(即沿着圆面上各点的切向施加外力即沿着圆面上各点的切向施加外力),于是于是圆柱体中各体积元圆柱体中各体积元(取半径为取半径为r,厚为厚为dr的圆环的圆环状柱体为体积元状柱体为体积元)均发生切变均发生切变.总的效果是圆柱总的效果是圆柱体下端面绕中心轴线体下端面绕中心轴线OO扭转了扭转了角角,即底周上即底周上的的P点转至点转至P位置位置.因为圆柱因为圆柱(钢丝钢丝)很长很长,各体各体积

2、元均能满足积元均能满足1的条件的条件,利用关系式利用关系式L=R及式及式(1),通过积分可求得如下关系式通过积分可求得如下关系式:其中其中M外为外力矩外为外力矩.设圆柱体内部的反向弹性力设圆柱体内部的反向弹性力矩为矩为M0,在平衡时则有在平衡时则有M0=-M外外,可见可见 令令M0=-D.对一定的物体对一定的物体(如钢丝如钢丝),D为常数为常数,称扭转系数称扭转系数.根据转动定律有根据转动定律有扭摆法扭摆法空载测得空载测得To水平放置圆环测得水平放置圆环测得T1理论情况理论情况我的实验结果我的实验结果类比类比（1）在测量弹簧的劲度系数的实验中 弹簧的劲度系数 F=-kx 实验中 M=-D（2）

3、在摩擦力测量的实验中 摩擦力 f=-N 摩擦系数 静动Why 270？“静扭转系数”“动扭转系数”。当扭转角超过某一个角度(270)时,“静扭转系数”变为“动扭转系数”,是一个不变的量。将圆盘换成一金属杆，金属丝通过杆中心，以中心为准，每个1cm标记一刻线。两边各加一个质量为m的配重环。根据扭摆的周期公式其中则为环在杆上任意位置时对轴中心的转动惯量。令则通过测量环在杆上不同位置时的转动周期Ti，得到一组（xi,yi)。数据处理采用线性拟合方法，得y=ax+b.其中则根据弹性波与声学理论,扭转波在杆中的传播速度为式中G为杆材料的切变模量;为杆材料的密度;Rm为杆的扭转形状因子,量纲1,与试样的横

4、截面形状和扭转自振频率有关,对圆截面杆Rm=1.因此,扭转波在圆截面细长杆中的传播速度为超声脉冲法超声脉冲法由集成传感器激发的扭转超声脉冲由集成传感器激发的扭转超声脉冲,沿细长声导杆传至被沿细长声导杆传至被测试样测试样,在试样长度方向的两个边界处分别形成反射波在试样长度方向的两个边界处分别形成反射波,这两个反射脉冲再沿细长声导杆传回至传感器这两个反射脉冲再沿细长声导杆传回至传感器,并被线圈并被线圈接收接收.基于微处理器的电子测量仪根据这两个反射脉冲回基于微处理器的电子测量仪根据这两个反射脉冲回波波,即可测出扭转超声脉冲在试样中的传播时间即可测出扭转超声脉冲在试样中的传播时间t,然后再然后再根据

5、试样长度根据试样长度l和密度和密度,可计算出试样材料的切变模量可计算出试样材料的切变模量二次全息法二次全息法在物体上加应力在物体上加应力再曝光一次再曝光一次未受应力的物光波未受应力的物光波和参考光波对全息干板和参考光波对全息干板曝光一次曝光一次那些受力前和受力后的同一个点才是一对相干点，一系列相干点就形成了干那些受力前和受力后的同一个点才是一对相干点，一系列相干点就形成了干涉条纹，条纹的光强分布是涉条纹，条纹的光强分布是:根据材料力学梁的形变计算可得梁悬臂端的挠度根据材料力学梁的形变计算可得梁悬臂端的挠度y(图一图一(b)它的值它的值是是yP是负载，是负载，L是棒长，是棒长，I是截面转动惯量是截面转动惯量挠度挠度实际上是光学中等厚薄膜干涉的薄膜厚度实际上是光学中等厚薄膜干涉的薄膜厚度h（空气隙），可由产生（空气隙），可由产生的干涉条纹数目决定：的干涉条纹数目决定：再现全息图再现全息图