[发明专利]弹性模量测量方法和装置

说明书

本发明提供的一种弹性模量测量方法和装置，所述方法包括：获取待测金属丝的横截面积和第一电阻值；向所述待测金属丝施加作用力，以使所述待测金属丝发生弹性形变；获取所述第一电阻值与所述待测金属丝在所述作用力下的第二电阻值之间的差值；根据所述横截面积、所述第一电阻值、所述第一电阻值与所述待测金属丝在所述作用力下的第二电阻值之间的差值和所述作用力计算所述待测金属丝的弹性模量；所述待测金属丝的弹性模量E为：式中，S为所述横截面积，单位为m²；ΔF为所述作用力，单位为N；R为所述第一电阻值，单位为Ω；R′为所述第二电阻值，单位为Ω；本申请实施方式能提高弹性模量测量的准确性。

技术领域

本发明涉及材料力学领域，尤其涉及一种弹性模量测量方法和装置。

背景技术

材料在外力作用下都会产生形变。根据胡克定律，在拉力F不太大的情况下，物体的形变是弹性形变。衡量物体抵抗弹性变形能力大小的尺度就是弹性模量。弹性模量是表征材料力学性能的重要参数，通常作为工程技术领域选择材料的一项重要指标。

根据胡克定律：在弹性限度内，伸长应变△l/l与外应力F/S成正比。即

式中，E为弹性模量；F为金属丝长度方向受到的外力；单位为N；S为金属丝的横截面积，单位为m²；l为金属丝被测段的长度，单位为m；△l为金属丝长度方向受到外力后的伸长量，单位为m。F、l、S都易于精确测量，而△l非常微小，不易测量。因此，现有技术中公开了一种通过测量金属丝伸长前后的电阻值变化来代替测量△l的弹性模量测量方法。具体地，该弹性模量测量方法，根据公式式中，ρ为电阻率；并假设在金属丝受力时ρ电阻率与S横截面积均不变；得到将代入得到从而只要测量出△R就能求得E。由于该公式推导的过程中，假设在金属丝受力时ρ电阻率与S横截面积均不变，而实际上在金属丝受力时ρ电阻率与S横截面积均变化，因此测量的结果与实际的弹性模量之间会产生偏差。且由于ρ电阻率与S横截面积对于金属丝的电阻值的影响相同，所以两个假设相对真实情况产生同向偏差。具体地，ρ电阻率在金属丝受力时变大，从而导致金属丝在受力时的电阻的真实值大于假设条件下的电阻值。由于假设的横截面积不变，也即相当于假设泊松比为0。但是真实的材料泊松比为0.3左右，因此金属丝受力时，横截面积会收缩，如此导致金属丝真实的电阻值大于假设条件下的电阻值。因此通过假设金属丝受力时ρ电阻率与S横截面积均不变所得出的计算公式与金属丝的实际变形情况相差较大。

因此，有必要提出一种弹性模量测量方法和装置，以克服上述缺陷。

发明内容

有鉴于此，本申请实施方式提供了一种能提高准确性的弹性模量测量方法和装置。

本发明的上述目的可采用下列技术方案来实现：一种弹性模量测量方法，包括：获取待测金属丝的横截面积和第一电阻值；向所述待测金属丝施加作用力，以使所述待测金属丝发生弹性形变；获取所述第一电阻值与所述待测金属丝在所述作用力下的第二电阻值之间的差值；根据所述横截面积、所述第一电阻值、所述第一电阻值与所述待测金属丝在所述作用力下的第二电阻值之间的差值和所述作用力计算所述待测金属丝的弹性模量。

作为一种优选的实施方式，所述待测金属丝的弹性模量E为：

式中，S为所述横截面积，单位为m²；ΔF为所述作用力，单位为N；R为所述第一电阻值，单位为Ω；R′为所述第二电阻值，单位为Ω。

作为一种优选的实施方式，步骤向所述待测金属丝施加作用力，以使所述待测金属丝发生弹性形变之前，还包括：拉伸所述待测金属丝，以使所述待测金属丝能进入屈服阶段；当所述待测金属丝进入所述屈服阶段后使所述待测金属丝卸载；并在卸载所述待测金属丝后向所述待测金属丝施加预紧力，以使所述待测金属丝能伸直。

作为一种优选的实施方式，步骤向所述待测金属丝施加作用力，以使所述待测金属丝发生弹性形变，具体包括：