① 如何測量材料的彈性模量和泊松比
主要的方法有 試驗機應力應變曲線拉伸法(用的最廣泛,但精確度最低),納米壓痕法(結果只代表表面測試點),超聲回波法(精度稍高些,只適用於大體積各向同性材料),超聲共振法(可以測量各向異性材料,有限尺寸材料,精度最高。但是要求材料樣品要規則幾何形狀,有設備RUSpec可以做),激光超聲表面波法(適合微納米薄膜材料,設備SAWSpec)
② 泊松比系數及測量方法
4.6.1 認識泊松比系數的歷史過程[40]
文獻[40]對認識泊松比系數的歷史過程及岩石變形的有關情況進行了綜述,略作介紹如下。
Thomas Young(1773~1829)1807年出版的Course of Lectures 指出,桿在拉伸和壓縮過程中,縱向變形總是伴隨著側向變形。Siméon Denis Poisson(1781~1840)1828年在巴黎科學院宣讀並在次年出版的研究報告中,基於少量均勻各向同性圓柱桿的拉伸試驗,提出了現在稱之為泊松比系數的彈性常數,其試驗數值為0.25。根據一個並不確切的分子模型,也得到泊松比系數為1/4。Guillame Wertheim(1815~1861)也支持泊松比系數為單一常數,但所作的試驗與泊松的理論預測並不一致,1848年他推薦1/3 作為泊松比系數的取值;1857年給出具有圓、橢圓、矩形柱體以及管狀試樣的扭轉結果,認為泊松比系數不是1/4,而接近於1/3。試驗涉及的材料有鐵、玻璃、木材等。
Kupffer A T(1799~1865)、Neumann F E(1798~1895)基於各自的實驗結果,認為泊松比系數隨材料而變化,並非常數。Gustav Robert Kirchhoff(1824~1887)於1859年在圓柱狀的金屬懸臂梁自由端作用偏心載荷,使之同時產生扭轉和彎曲,利用附著在懸臂梁端面上的反射鏡測量其扭角和傾角;結果表明,鋼的泊松比系數為 0.297,黃銅為0.387。Barré de Saint-Venant(1797~1886)進行的矩形梁純彎曲試驗,建立了泊松比系數的測定方法。矩形梁純彎曲時,其寬度方向將產生泊松效應:受拉應力的凸邊寬度減小,受壓應力的凹邊寬度增加。測量矩形梁端面和側面中心線的彎曲半徑,其比值就是泊松比系數。其後許多人對多種材料進行了泊松比系數的實驗測定。
Woldemar Voigt(1850~1919)在1887~1889年從單一晶體不同方向切出柱狀試樣進行扭轉彎曲試驗,最終確定對於各向同性材料的彈性變形,需要用兩個參數來描述,即彈性模量和柏松比系數。1908年Eard August Grüneisen(1877~1949)進行單向拉伸試驗,首次利用直接測定試樣縱向和橫向變形的方法確定泊松比系數。這已成為現在標準的靜態測定方法。更為詳盡的歷史進程可以參見文獻[41,42]。
4.6.2 負值泊松比系數
文獻[43]對動態泊松比為負值的岩心進行了單軸壓縮試驗,在載入初期試樣側向也出現了收縮,即泊松比為負值。筆者進行的重復試驗表明,產生這種現象是試驗方法欠妥所致[44]。不過,確實發現了一些材料具有負值泊松比系數,如具有內凹結構的孔狀金屬、各向異性的纖維復合體、方石英-a晶體等。Lakes R S及其合作者對具有負值泊松比系數的材料進行了一系列研究,http://silver.neep.wisc.e/~lakes/Poisson.html 列出了詳細的文獻,給出了動畫展示的力學模型[45,46]。現在這些具有負值泊松比系數的材料通常稱為「細胞增大或孔隙增大的材料(auxetic materials or auxetics)」。高度各向異性的岩石出現負值泊松比系數也偶有報道;此外熱效應引起花崗岩內部微破裂後,降溫過程產生的殘余應力,可以使試樣出現負值泊松比系數;而單向拉伸時晶粒間微裂紋將引起的岩石結構變化,使側向變形出現明顯的膨脹[47]。但這些都是異常現象(abnormal behaviour),而且也不是彈性變形。
4.6.3 岩石的體積應變和擴容
在完全線彈性階段,材料的應力-應變關系服從廣義虎克定律。常規三軸應力狀態σ2=σ3下,有
Eε1=σ1-2νσ3 (4.21)
Eε3=σ3-ν(σ1+σ3) (4.22)
式中:σ1為軸向應力;ε1為軸向應變;σ3為圍壓;ε3為環向或側向應變;E和ν是材料參數楊氏模量和泊松比。在圍壓恆定時有
ν=-E·dε3/dσ1=-dε3/dε1 (4.23)
這也是材料參數泊松比的定義。通常都是利用圍壓為零的試驗,即岩樣單軸壓縮的側向變形和軸向變形來確定泊松比系數。利用公式(4.23)確定的稱為切線泊松比,而利用下式求得的稱為割線泊松比。
ν=-ε3/ε1 (4.24)
在忽略高階微量時,圓柱岩樣的體積應變(以體積減小為正)
εv=ε1+ε2+ε3=(1-2ν)ε1 (4.25)
不過岩石並非完全的線彈性材料,岩樣實際壓縮過程中應力與變形之間並不能很好地保持線性關系,岩樣在側向的變形也不總是具有對稱性。圖4-29是一個典型的單軸壓縮試驗結果[48]。
圖4-29 岩樣單軸壓縮過程中的變形特性
1—軸向應力;2—側向應變ε2;3—側向應變ε3;4—體積應變εv縱坐標為軸向應力;橫坐標為岩樣的各種應變
對圖4-29中大理岩試樣,軸向應力與軸向應變的曲線1,偏離直線關系的A點處軸向應力為抗壓強度的86.5%,其他岩樣的試驗結果相應值在71.9%~86.5%之間,彼此差別不大。
試樣在兩個互相垂直方向的側向變形曲線2和曲線3,在B點以下是相互重合的,表明試樣變形均勻;而B點以上岩樣的側向膨脹不再同步。不同岩樣的B點位置不同,其軸向應力最小達到抗壓強度的27.6%,最大可達到抗壓強度的62.2%,差別很大。
從圖4-29中體積應變隨軸向應力的變化過程可以看到,在軸向載入初期,岩樣體積隨壓力增加而減小。當應力達到σC時(在岩樣強度的1/3~1/2之間),體積變形偏離線彈性過程,偏離的部分稱為非彈性增加。在應力達到σD(在岩樣強度的1/2左右)之後,岩樣的體積開始增大。在應力達到σE時,岩樣已達到原始體積。通常認為,在初始擴容點C岩石內部出現微裂隙,在臨界點D微裂隙開始發展成連續裂紋,E點之後預示著岩石即將破裂。這對單軸壓縮和三軸壓縮同樣如此,只不過單軸壓縮過程中岩樣的體積膨脹更為明顯。
③ 彈性模量e與泊松比的多種測量方法
可以用引申計,如果是自動紀錄的話我們要做的就是計算了,自動引申計網上有賣,可以在網路查
④ 金屬材料彈性模量和泊松比的測定實驗的設定了那些假設前提
摘要 二)、彈性模量和泊松比的測定實驗彈性模量和泊松比的測定實驗大綱1. 通過材料彈性模量和泊松比的測定實驗,使學生掌握測定材料變形的基本方法,學會擬定實驗載入方案,驗證虎克定律。2. 機測材料的彈性模量,使學生學會用引伸計(球鉸式引伸計)測量試樣的變形,並通過實驗加強實驗中的協作及配合精神。主要設備:材料試驗機;主要耗材:低碳鋼拉伸彈性模量試樣,每次實驗1根。3. 電測材料的彈性模量和泊松比,使學生學會用電阻應變計和電阻應變儀測量材料的變形。主要設備:材料試驗機或多功能電測實驗裝置;主要耗材:低碳鋼拉伸彈性模量試樣,每次實驗1根
⑤ 混凝土的泊松比如何測定,國內是否有測定混凝土泊松比的規范規程
混凝土要測泊松比?額,沒側過。不過泊松比指的是彈性階段的橫向變形和軸向變形之比吧。
看定義:
橫向應變與縱向應變之比值稱為泊松比µ,也叫橫向變性系數,它是反映材料橫向變形的彈性常數。
在材料的比例極限內,由均勻分布的縱向應力所引起的橫向應變與相應的縱向應變之比的絕對值。比如,一桿受拉伸時,其軸向伸長伴隨著橫向收縮(反之亦然),而橫向應變 e' 與軸向應變 e 之比稱為泊松比 V。材料的泊松比一般通過試驗方法測定。
所以應該是彈性階段的。
⑥ 測量橡膠材料泊松比的試驗標準是什麼
參照塑料的方法執行可以按照ISO527和ASTMD638,目前我們正進行這種測試
⑦ 測量材料彈性模量和泊松比的方法有很多,其中電測法有什麼優點
一般地講,對彈性體施加一個外界作用力,彈性體會發生形狀的改變(稱為「應變」),「彈性模量」的一般定義是:單向應力狀態下應力除以該方向的應變。
⑧ 泊松比怎麼測試
材料實驗室(SGS工業部)關於高分子測試的400熱線在線答疑:
——
泊松比是指材料橫向應變與縱向應變之比值,也叫橫向變形系數,它是反映材料橫向變形的彈性常數。 結果為正值,用無量綱表示。按照相應的軸向,泊松比可用μb(寬度方向)和μh(厚度方向)表示。測試時需要對材料做縱向拉伸測試和橫向拉伸測試然後計算出泊松比的值。
——
如需做泊松比測試,可與SGS工業部材料實驗室的400電話(帳戶名)聯系。
——400 630 IB7B——
⑨ 岩石泊松比怎麼測
泊松比的測試方法有:機械方法、聲學方法、光學方法、其他方法。
目前地層或岩石的泊松比的測試大致有兩種:
1.利用岩樣或鑽井岩芯在實驗室測定縱橫波速計算泊松比;
2.利用地震波資源計算泊松比