金屬是人們?nèi)粘Ｉ钌a(chǎn)中常用到的材料，更是人類社會(huì)進(jìn)步的關(guān)鍵所在，上文我們?yōu)榇蠹曳窒砹?/span>金屬材料的彈性模量和泊松比（靜態(tài)法）的原理、試樣制備、實(shí)驗(yàn)步驟、計(jì)算方式等。本文【科準(zhǔn)測(cè)控】小編就來(lái)分享另一種測(cè)試方法，金屬材料彈性模量和泊松比（動(dòng)態(tài)法），同樣按照試驗(yàn)原理、試驗(yàn)要求、計(jì)算方式、實(shí)驗(yàn)報(bào)告、夾具等方面來(lái)為大家介紹！

試驗(yàn)原理

依據(jù)聲共振原理測(cè)定試樣機(jī)械共振頻率，以便測(cè)定本部分一項(xiàng)或幾項(xiàng)物理性能。

推薦采用懸絲耦合共振測(cè)定方法，其優(yōu)點(diǎn)是試樣的振幅較大，共振易判別，支撐的影響易排除，振動(dòng)長(zhǎng)度易精確判定，且有較寬的溫度適用范圍。

使試樣分別處于彎曲、縱向及扭轉(zhuǎn)共振狀態(tài)并測(cè)定其共振頻率，可計(jì)算出動(dòng)態(tài)彈性模量、動(dòng)態(tài)切變模量及動(dòng)態(tài)泊松比。

試驗(yàn)設(shè)備

1、量具

1.1 游標(biāo)卡尺∶測(cè)量試樣長(zhǎng)度，最小分度不大于0.05mm。

1.2 千分尺∶測(cè)量試樣的直徑或?qū)挾?、厚度，最小分度不大?/span>0.002mm。

1.3 天平∶稱量試樣質(zhì)量，感量不大于0.001g。

1.4 測(cè)溫裝置∶在不同溫度下試驗(yàn)中用來(lái)測(cè)量試樣的環(huán)境溫度，用校準(zhǔn)后的熱電偶測(cè)量，測(cè)溫裝置的準(zhǔn)確度應(yīng)達(dá)到士0.5℃，其位置應(yīng)接近試樣中部，注意與試樣的距離應(yīng)不大于5mm，同時(shí)不要觸及試樣。

科準(zhǔn)測(cè)控高溫金屬材料試驗(yàn)機(jī)：

試樣要求

1、按設(shè)備條件、材料的密度及模量的估計(jì)值選擇試樣的尺寸。試樣的最小質(zhì)量由拾振系統(tǒng)的檢測(cè)靈敏度決定，一般不小于5g；試樣尺寸和質(zhì)量的最大值由激勵(lì)系統(tǒng)供給的能量和所允許的空間大小決定。

2、推薦的試樣長(zhǎng)度為120mm～180mm。對(duì)于圓桿、管，直（外）徑為4mm～8mm，長(zhǎng)度約為直徑的30倍；只檢測(cè)彎曲共振頻率時(shí)，直徑可至2mm。對(duì)于矩形桿，厚度為1mm～4mm，寬度為5mm～10 mm。

3、試樣材質(zhì)均勻，平直；橫向尺寸的軸向不均勻性應(yīng)不大于0.7%；表面無(wú)缺陷，粗糙度Ra不大于1.6 μm，相對(duì)表面的平行度應(yīng)在0.02mm以內(nèi)。

4、檢測(cè)高溫下圓桿、管試樣的扭轉(zhuǎn)共振頻率時(shí)，若共振信號(hào)微弱，可采用啞鈴狀試樣或以銷釘固定懸絲的辦法進(jìn)行扭共振頻率的相對(duì)測(cè)量。

表一 基頻彎曲共振圓桿、管的修正系數(shù)

計(jì)算方式

1、室溫動(dòng)態(tài)楊氏模量

1.1圓桿的室溫動(dòng)態(tài)楊氏模量

將測(cè)得的試樣的質(zhì)量m、長(zhǎng)度1、平均直徑d、反復(fù)檢測(cè)的彎振基頻共振頻率均值f，及修正系數(shù)T；代入式（11），即可求得動(dòng)態(tài)楊氏模量Ea；修正系數(shù)T，可從表4查出∶

1.2圓管的室溫動(dòng)態(tài)楊氏模量

將測(cè)得的試樣質(zhì)量m、長(zhǎng)度I、管外徑d；和內(nèi)徑d；的平均值、經(jīng)反復(fù)檢測(cè)的彎振基頻共振頻率均值f，及修正系數(shù)T；代入式（12），即可求得動(dòng)態(tài)楊氏模量E；；修正系數(shù)T；可從表4中查出∶

當(dāng)以試樣一次諧波的共振頻率進(jìn)行計(jì)算時(shí)，應(yīng)遵照1.1條所述進(jìn)行。

注∶當(dāng)T'隨泊松比μ呈顯著變化時(shí)，應(yīng)以疊代法完成E。值的最終計(jì)算，即∶先以初始的EG（1）、G值求出μ（1），據(jù)表4求出T（1），進(jìn)而求出E（2），繼求出p（2），從而據(jù)表4求得T（2）依次進(jìn)行，至E。值無(wú)顯著變化為止。

1.3 矩形桿的室溫動(dòng)態(tài)楊氏模量

將測(cè)得的試樣質(zhì)量m、長(zhǎng)度l、平均厚度h、經(jīng)反復(fù)檢測(cè)的彎振基頻共振頻率值f；及修正系數(shù)T；代入式（13），即可算出動(dòng)態(tài)楊氏模量E；；修正系數(shù)T

2、室溫動(dòng)態(tài)切變模量

2.1 圓桿的動(dòng)態(tài)切變模量

將測(cè)得的試樣密度p、長(zhǎng)度l、平均直徑d、經(jīng)反復(fù)檢測(cè)的基頻共振頻率均值f1代入式（14），即可得動(dòng)態(tài)切變模量Gd∶

當(dāng)模量Ga以GPa為單位時(shí)∶

式中右端各物理量的含義與單位同式（14）。當(dāng)密度未知時(shí)∶

2.2 圓管的動(dòng)態(tài)切變模量

如果密度已知，由式（15）可得到圓管的切變模量值。如果密度未知∶

2.3 矩形桿的動(dòng)態(tài)切變模量

當(dāng)密度已知時(shí)，可得到動(dòng)態(tài)切變模量。當(dāng)模量以GPa為單位時(shí)∶

當(dāng)密度未知時(shí)，對(duì)于基頻∶

式中

R1——基頻扭共振時(shí)矩形桿的形狀因子，無(wú)量綱；

矩形桿的形狀因子可由式（20）計(jì)算，式中n為振動(dòng)級(jí)次∶

變溫過(guò)程中的彈性模量由式（21）計(jì)算∶

5.3 動(dòng)態(tài)泊松比

任一溫度下試樣的動(dòng)態(tài)泊松比由同一溫度下的動(dòng)態(tài)楊氏模量、動(dòng)態(tài)切變模量值確定∶

亦可由測(cè)得的試樣同一溫度下的彎曲與扭轉(zhuǎn)的共振頻率直接求得該溫度下的動(dòng)態(tài)泊松比。對(duì)于圓桿∶

對(duì)于圓管∶

對(duì)于矩形桿∶

試驗(yàn)報(bào)告

試驗(yàn)報(bào)告一般應(yīng)包括以下內(nèi)容∶

1、本國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)編號(hào)及所采用的方法（靜態(tài)法或動(dòng)態(tài)法）；100

2、試樣標(biāo)識(shí)

3、材料名稱及相關(guān)信息；

4、試樣形狀和尺寸；

5、試驗(yàn)儀器相關(guān)信息；

6、試驗(yàn)溫度

7、所測(cè)性能結(jié)果。

動(dòng)態(tài)法的試驗(yàn)報(bào)告還應(yīng)包括以下內(nèi)容∶

1、試樣的制備方法及表面狀況，如果材料是各向異性的，則應(yīng)列出試樣取樣方向；

2、所采用的試驗(yàn)方法的特征；

3、測(cè)試過(guò)程中的干擾情況等；

4、精度估算。

以上就是金屬材料的彈性模量和泊松比（動(dòng)態(tài)法）試驗(yàn)原理、技術(shù)參數(shù)、試驗(yàn)要求、計(jì)算方式以及試驗(yàn)報(bào)告的介紹了。關(guān)于金屬材料拉伸試驗(yàn)機(jī)、扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)機(jī)、彎曲試驗(yàn)機(jī)、沖擊試驗(yàn)機(jī)、疲勞試驗(yàn)機(jī)如果你還有其它想了解的，歡迎給我們私信或留言，【科準(zhǔn)測(cè)控】會(huì)持續(xù)給大家更新拉力試驗(yàn)機(jī)相關(guān)知識(shí)！