动态法测量固体材料的杨氏模量.docx

动态法测量固体材料的杨氏模量被测样品的固有频率时,试样的振动振幅很小,拾振器的振幅也很小甚至检测不到振动,在示波器上无法合成李萨如图形,只能看到激振器的振动波形;只有当激振器的振动频率调节到试样的固有频率达到共振时,拾振器的振幅突然很大,输入示波器的两路信号才能合成李萨如图形。,要测出试样的基频共振频率,只能将试样悬挂或支撑在和的两个节点处。但是,在两个节点处振动振幅几乎为零,悬挂或支撑在节点处的试样难以被激振和拾振。实验时于悬丝或支撑架对试样的阻尼作用,所以检测到的共振频率是随悬挂点或支撑点的位置变化而变化的。悬挂点偏离节点越远,可检测的共振信号越强,但试样所受到的阻尼作用也越大,离试样两端自这一定解条件的要求相差越大,产生的系统误差就越大。于压电陶瓷换能器拾取的是悬挂点或支撑点的加速度共振信号,而不是振幅共振信号,因此所检测到的共振频率随悬挂点或支撑点到节点的距离增大而变大。为了消除这一系统误差,测出试样的基频共振频率,可在节点两侧选取不同的点对称悬挂或支撑,用外延测量法找出节点处的共振频率。所谓的外延法,就是所需要的数据在测量数据范围之外,一般很难直接测量,采用作图外推求值的方法求出所需要的数据。外延法的适用条件是在所研究的范围内没有突变,否则不能使用。本实验中就是以悬挂点或支撑点的位置为横坐标、以相对应的共振频率为纵坐标做出关系曲线,求出曲线最低点所对应的共振频率即试样的基频共振频率。,激发换能器、接收换能器、悬丝、支架等部件都有自己共振频率,可能以其本身的基频或高次谐波频率发生共振。另外,根据实验原理可知,试样本身也不只在一个频率处发生共振现象,会出现几个共振峰,以致在实验中难以确认哪个是基频共振峰,但是上述计算杨氏模量的公式〜只适用于基频共振的情况。因此,正确的判断示波器上显示出的共振信号是否为试样真正共振信号并且是否为基频共振成为关键。对此,可以采用下述方法来判断和解决。实验前先根据试样的材质、尺寸、质量等参数通过理论公式估算出基频共振频率的数值,在估算频率附近寻找。换能器或悬丝发生共振时可通过对上述部件施加负荷,可使此共振信号变化或消失。试样发生共振需要一个孕育过程,共振峰有一定的宽度,信号亦较强,切断信号源后信号亦会逐渐衰减。因此,发生共振时,迅速切断信号源,除试样共振会逐渐衰减外,其余假共振会很快消失。试样共振时,可用一小细杆沿纵向轻碰试样的不同部位,观察共振波振幅。波节处波的振幅不变,波腹处波的振幅减小。波形符合图2的规律即为基频共振。用听诊器沿试样纵向移动,能明显听出波腹处声大,波节处声小,并符合图2的规律。6对一些细长棒状试样,有时能直接听到波腹和波节。当输入某个频率在显示屏出现共振时,即使托起试样,示波器显示的波形仍然很少变化,说明这个共振频率不属于试样。悬丝共振时可明显看见悬丝上形成驻波。试样振动时,观察各振动波形的幅度,波幅最大的共振是基频共振;出现几个共振频率时,基频共振频率最低。【实验器材】功率函数信号发生器,动态弹性模量测定仪,试样,示波器,医用听诊器,螺旋测微计,游标卡尺,电子天平,鉴频用小细杆等。【实验内容与步骤】.用动态支撑法测量不同试样的杨氏模量测量和安装试样棒。选择一试样棒,分别测量试样的质量m长度L和直径d测量5