CN101034045A - 卧式杨氏模量测量仪 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种卧式杨氏模量测量仪，所述的测量仪有一卧式结构的机架，机架一侧的上部有一固定待测金属丝的固定位置的夹头，金属丝的另一端由另一卧式安装的活动夹头(5)固定，活动夹头(5)还与一个测量元件的测量杆固定连接，测量杆(6)的另一端与柔性元件相连，柔性元件绕过滑轮与一套砝码加重装置相连。本发明由于卧式结构，占地面积不大，调整容易，实验精度也高，待测金属丝的有效长度能满足实验要求，而装置的成本很低。

Description

卧式杨氏模量测量仪
所属领域
本发明一般涉及一种物理测量仪器，特别是一种测量金属线材受力变形量的卧式杨氏模量测量仪。
背景技术
根据胡克定律的实验原理指出，金属线材在弹性限度内，弹性体的应力和应变成正比。设有一根长为L，横截面积为S的金属丝，在外力F作用下伸长ΔL，则 F S = E ΔL L , 式中的比例系数E称为杨氏模量。设实验中所用金属丝直径为d，则 S = 1 4 π d 2 , 将此公式代入上式整理以后得： E = 4 FL π d 2 ΔL , 上式表明，对于长度L，直径d和所加外力F相同的情况下，杨氏模量E大时金属丝的伸长量ΔL小，因而，杨氏模量表达了金属材料抵抗外力产生拉伸或压缩形变的能力。
中国发明专利，专利申请号为：ZL02133511.7公开了一种倒挂式弹性模量测量仪，为立式结构，在作为支撑的立柱上配合有上夹头和下夹头，下夹头固定，上下夹头之间固定待测金属丝，上夹头由一根金属细绳与一组与滑轮配合的砝码相连，金属丝受力后的变形量由带有光学系统如望远镜的光杠杆测量，该仪器的不足之处在于要在望远镜中比较清晰地看到尺子的刻度必须要有两个操作员配合，一人负责观察望远镜，另外一人负责调节光杠杆上的反光镜，由于仪器细高，砝码离地太高容易失稳，如被测金属丝拉断，砝码掉下容易伤人不安全等。
另一公知的测量杨氏模量的仪器为CCD杨氏模量测量仪，完全是一种由电子仪器组成测量系统，所述系统包括显微镜，CCD摄像机，监视器，磁性座等，所述装置成本明显偏高，测量误差大，调节困难。
发明内容
本发明的目的在于提供一个能克服公知技术缺点，成本低廉，操作方便，测量精确度高的卧式杨氏模量测量仪。
为实现上述目的，本实用新型的方案为：所述的测量仪有一卧式结构的机架，机架一侧的上部有一固定待测金属丝的固定位置的夹头，金属丝的另一端由另一卧式安装的活动夹头固定，活动夹头还与一个测量元件的测量杆固定连接，测量杆的另一端与柔性元件相连，柔性元件绕过滑轮与一套砝码加重装置相连。
采用上述方案，测量金属丝受力所产生的变形由精度很高的测量元件进行，不需要设置价格昂贵，调试繁锁的电子设备或光学仪器，因而克服了已有技术的不足，实现了本发明的目的。
下面结合图示及实施例对方案作更详细的说明。
附图说明
图1为卧式杨氏模量测量仪的主视图；
图2为图1的俯视图；
图3为图1中的A-A剖视图；
图4为图1中测量原理的受力简图。
具体实施方式
如图1所示所描述的是按方案所设计的测量仪，有一卧式安装的机架，机架由两块侧板1和三根成品字形排列的连接杆2组合形成，侧板1的形状和连接杆2的排列由图3看得较清楚。连接杆2攻有丝口的两端穿进侧板1的孔后用螺栓固紧。所形成卧式机架的上端安装有夹头，待测金属丝3的一端由一个固定夹头固定，所述固定夹头实际上是在一侧板的上端面活动连接一块压板4，金属丝3的另一端由一卧式安装的活动夹头5固定，活动夹头5还与一个测量元件的测量杆6相连，连接方式是用活动夹头5上的螺栓孔与测量杆6端部的螺杆配合，或测量杆6的端部与活动夹头5上的孔配合再用螺钉固紧，测量杆6的另一端通过一个夹头7与一根柔性元件如细钢绳8相连，钢绳8绕过滑轮9与一套砝码加重装置10相连。通过上述装置形成待测金属丝的加力系统，在机架上还固定有一夹座11以固定测量元件，本实施例使用的金属丝变形量ΔL的测量元件是金属加工中常用的千分表12，千分表12的表壳上的安装管由千分表夹座11固定，夹座11定位紧固在机架连接杆2上面的一根杆上，本实施例的千分表测量范围为0-20mm，精度0.001mm，符合这种要求的多种型号的千分表均可使用。当然用百分表也可以，这要视实验精度的高低而确定。
活动夹头5由两块压板13组成，通过螺栓连接，其中一块压板上有孔以便待测金属丝穿过后再用压板压紧，两块压板13之间的连接缝成为一个度量待测金属丝的基准，设有一根卡尺滑座14，卡尺滑座14上有标尺及管状的孔与机架连接杆2上面的一根杆配合，并能沿杆2移动，上杆2的表面还贴有度量长度的米尺，通过卡尺滑座14与连接杆2上的米尺配合可以测出金属丝的原始长度L。
如图4所描述的是金属丝的受拉力系统简图，这是将图1中的测量元件千分表12结构简化，一根测量杆6的两端分别由活动夹头5和一个夹头7固定连接，因此待测金属丝3和测量杆6是处在同一受力系统中，而千分表12的表壳即测量指示系统位置是固定的，测量杆6的移动量即表示待测金属丝3的变形量ΔL，千分表指示系统能将测量杆6的微小变化由表盘读数表示出来，所以观察方便容易，表盘的形状由图2看得较清楚。
按上述方案安装的测量仪，使用时将待测金属丝的一段固定在固定夹头4和活动夹头5之间，并由砝码加重，使待测金属线伸直，此时移动卡尺滑座14使标尺与活动夹头5上的缝对准测出待测金属丝的有效长度L，并转动千分表的表盘使其对“0”，这时继续加砝码，将砝码质量m乘以g得到加力F，金属线的变形量ΔL由千分表读出，并测出待测金属丝的直径d，将所得参数代入上述的公式中计算出E。本装置由于卧式结构，占地面积不大，调整容易，实验精度也高，待测金属丝的有效长度能满足实验要求，而装置的成本很低，是对公知技术一个很大的改进。

Claims (6)

1、卧式杨氏模量测量仪，其特征在于：所述的测量仪有一卧式结构的机架，机架一侧的上部有一固定待测金属丝(3)的固定位置的夹头，金属丝(3)的另一端由另一卧式安装的活动夹头(5)固定，活动夹头还与一个测量元件的测量杆(6)固定连接，测量杆(6)的另一端与柔性元件相连，柔性元件绕过滑轮与一套砝码加重装置相连。
2、根据权利要求1所述的卧式杨氏模量测量仪，其特征在于：机架由两块侧板(1)和三根成品字形排列的连接杆(2)组合形成。
3、根据权利要求1所述的卧式杨氏模量测量仪，其特征在于：活动夹头(5)由两块压板(13)组成，通过螺栓连接，其中一块压板上有孔。
4、根据权利要求3所述的卧式杨氏模量测量仪，其特征在于：设有一根卡尺滑座(14)，卡尺滑座(14)上有标尺及管状的孔与机架连接杆(2)上面的一根杆配合，并能沿杆(2)移动，上杆(2)的表面还贴有度量长度的米尺。
5、根据权利要求1所述的卧式杨氏模量测量仪，其特征在于：所述的测量元件为一只千分表(12)。
6、根据权利要求5所述的卧式杨氏模量测量仪，其特征在于：千分表(12)的表壳上的安装管由千分表夹座(11)固定，夹座(11)定位紧固在机架连接杆(2)上面的一根杆上。
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