[發明專利]溢出微量式楊氏模量測量儀

無效

• 申請號: 201110460299.5
• 申請日: 2011-12-31
• 公開（公告）號: CN102538720A
• 公開（公告）日: 2012-07-04
• 發明（設計）人: 梁德富
• 申請（專利權）人: 寧波市鄞州云帆工程咨詢有限公司
• 主分類號: G01B13/02
• 分類號: G01B13/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及物理實驗技術領域，特別是涉及一種溢出微量式楊氏模量測量儀。

背景技術

楊氏模量是反映材料力學特性的一個重要物理參數。目前，公知的楊氏模量測量儀都是采用的順掛式，也稱懸掛式。懸掛式楊氏模量測量儀采用光杠桿原理，將金屬絲的微小伸長量通過鏡面光杠桿放大，并通過置于遠處的望遠鏡和標尺進行觀測。但在實際操作過程中，不易在望遠鏡中找到由光杠桿平面鏡反射同來的標尺像，實驗者常需要耗費大量時間來調節儀器。另外，望遠鏡距離楊氏模量儀有一定距離，操作過程中需要一人在儀器處增減砝碼，另一人在望遠鏡處觀測并記錄數據，或者一人在儀器和望遠鏡之間來回跑動，因而無法獨立而方便地完成實驗測量。

發明內容

本發明為解決現有技術的不足，提供一種操作方便、讀數清晰、測量精確的溢出微量式楊氏模量測量儀。

解決本發明技術問題的方案是：溢出微量式楊氏模量測量儀，由支架、待測鋼絲、砝碼、砝碼座、溢出嘴、貯液缸、量筒、實驗桌、橡膠柱、緊固螺釘和夾持塊構成。

其中，支架的頂端設有鋼絲夾頭，支架的下端與水平放置的實驗桌結合為一體，貯液缸為上端開敞的圓筒形容器，貯液缸置于實驗桌的桌面上，貯液缸的中心與支架頂端的鋼絲夾頭正對。溢出嘴為弧形的管狀體，溢出嘴的上口與貯液缸的側壁結合為一體且與貯液缸的內部相通，溢出嘴的下端開口豎直向下。在貯液缸內盛有紅色液體，紅色液體的液面與溢出嘴的上口的下邊緣平齊。

在實驗桌的側壁上固定有一夾持塊，夾持塊上開有一豎直的通孔，量筒的開口向上并穿過所述夾持塊的豎向通孔，量筒與夾持塊成間隙配合關系。量筒內盛有紅色液體。

在夾持塊的所述豎向通孔的側壁上開有一水平通孔，此水平通孔中，由內到外依次有圓柱形的橡膠柱和與所述水平通孔以螺紋配合的緊固螺釘，緊固螺釘的尾端配有旋翼。

所述量筒的上口處于所述溢出嘴的下端開口的正下方。

待測鋼絲的上端被支架頂端的鋼絲夾頭固定，待測鋼絲的下端與砝碼座的上表面的中心連接固定。砝碼座為圓柱體形，砝碼座的直徑為量筒的內直徑的20倍。砝碼座的下半部處于所述貯液缸的紅色液體中，且砝碼座的底面高度低于所述溢出嘴的高度。砝碼座與貯液缸共軸，且砝碼座的直徑小于貯液缸的內直徑。

砝碼置于砝碼座的上表面上。

測試過程中，先測出待測鋼絲的直徑d，然后向貯液缸內注入紅色液體，直至溢出嘴中有液體流出時停止注入。此時貯液缸內液體的液面與溢出嘴的上口的下邊緣平齊，讀出量筒內液體容積并記錄為V₁，再向砝碼座上加載重量為G的砝碼，由于待測鋼絲在豎向被拉伸，砝碼座下沉一段距離，貯液缸內與砝碼座下沉體積等量的液體就從溢出嘴流入所述量筒中，再讀出此時量筒內液體容積并記錄為V₂，

根據公式ΔL＝(V₂-V₁)/S，就可求得在加載砝碼后待測鋼絲的伸長距離ΔL，上式中，S代表砝碼座的橫截面面積。

由于液體對物體的浮力等于物體所排開的液體的重力，因此在加上重力為G的砝碼后，液體對砝碼座的浮力的增量等于量筒內新增加的紅色液體的重量，液體對砝碼座的浮力的增量ΔF＝ρg(V₂-V₁)，其中ρ為紅色液體的密度，g為重力加速度。

加載重力為G的砝碼后，待測鋼絲實際受到的拉力的增量F＝G-ΔF，最后，將上述參數代入楊氏模量計算公式Y＝4FL/(πd²ΔL)就可算出楊氏模量值Y，其中L代表待測鋼絲在加載重量為G的砝碼之前的長度。

采用上述方案，與現有技術相比，本發明具有以下顯著進步：

1.使用本發明在測量過程中測出的所有數據均可通過肉眼直接讀出，無需借助望遠鏡等設備，與現有技術相比，讀數更加簡便。

2.組成本發明的各部件與現有儀器相比，更為集中，便于實驗室管理。

3.使用本發明，只需通過加減砝碼并記錄不同的液面體積讀數即可算出鋼絲形變量，與現有技術相比，無需耗費大量的時間來調節儀器，操作十分簡便。

附圖說明

圖1為本發明的結構示意圖。

圖中：1.支架?2.待測鋼絲?3.砝碼?4.砝碼座?5.溢出嘴?6.貯液缸?7.量筒?8.實驗桌?9.橡膠柱?10.緊固螺釘?11.夾持塊

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本發明作進一步的描述。