[發明專利]一種桿狀物體彈性模量的測量方法

有效

• 申請號: 201710535547.5
• 申請日: 2017-07-04
• 公開（公告）號: CN107179253B
• 公開（公告）日: 2019-05-07
• 發明（設計）人: 陳國強;呂紹斌;李曉峰
• 申請（專利權）人: 河南理工大學
• 主分類號: G01N3/40
• 分類號: G01N3/40;G01N3/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種桿狀物體彈性模量的測量方法，適用的裝置包括單色板、標定塊、支架機構、計算機、圖像采集卡、數據采集卡、加載裝置、相機和相機支架，所述支架機構包括固定支架、加載架、移動支架和底座。在圖像采集卡采集的圖像上提取桿狀物體上下輪廓線上點的坐標，求出桿狀物體橫截面形心的坐標及加載時相對不加載時的撓度差，根據撓度差公式求出彈性模量。本發明具有測量方法簡單、通用性強、測量精度高等優點。

技術領域

本發明屬于彈性模量測量領域，涉及一種桿狀物體彈性模量的測量方法。

背景技術

材料的彈性模量是描述材料在彈性限度內抵抗彈性形變能力的特征參數，與材料的結構、化學成分有關，是標準材料特性的重要力學參數。

對彈性體施加一個外界的作用力，彈性體會發生形狀的改變。在彈性變形階段，其應力和應變成正比例關系，其比例系數稱為彈性模量。在實際測量中彈性體受到外界作用力時，應變和應力的準確快速測量通常較為困難。雖然目前測量金屬材料彈性模量的方法很多，但都存在著所用設備成本較高、操作過程較復雜、設備的通用性較差等問題；而對于非金屬材料如植物根莖類，彈性模量高精度測量的方法很少。

發明內容

本發明的目的在于，解決用直接方法測量彈性模量對設備精度要求較高、設備較昂貴、通用性不強的問題，提供一種桿狀物體彈性模量的測量方法。根據桿狀物體受不同力作用時，對應有不同的撓度值，間接求出彈性模量。本發明提供的桿狀物體彈性模量的測量方法具有操作簡單、設備成本低、通用性強、測量精度高等優點，有效解決了上述技術問題。

本發明采用的技術方案是：

一種桿狀物體彈性模量的測量方法，適用的測量裝置包括單色板1、標定塊2、計算機4、圖像采集卡5、加載裝置7、相機8和相機支架9 。測量方法包括如下步驟：S1、用標定塊2對相機8進行標定；S2、對桿狀物體進行拍照，并對圖像進行處理；S3、在加載時與不加載時桿狀物體的上下輪廓上提取輪廓點的坐標；S4、求出桿狀物體橫截面形心的坐標，并求出加載時相對不加載時的撓度差；S5、用撓度差公式進行彈性模量的求解。

步驟S3中沿著桿狀物體有效長度均勻提取2N 個輪廓點，橫坐標分別為,N為不小于11的整數。

在一些實施方案中：對提取桿狀物體的2N個輪廓點進行最小二乘法曲線擬合，擬合出桿狀物體上下輪廓線的表達式，求出桿狀物體橫截面形心所在曲線表達式，把橫坐標分別代入加載時與不加載時桿狀物體橫截面形心所在曲線表達式中，求出加載時相對不加載時各個橫坐標對應的撓度差。

在一些實施方案中：在同一橫坐標條件下，提取加載時與不加載時桿狀物體上下輪廓上的縱坐標，求出對應的橫截面形心點的縱坐標，最終求出加載時相對不加載時各個橫坐標對應的撓度差。

進一步，把橫坐標數值與對應的撓度差代入撓度差公式中，求出桿狀物體的彈性模量，對，用萊以特準則對粗大誤差給予剔除，把剔除后剩余的數值取平均值作為最終的彈性模量。

在另一些實施方案中：對提取的桿狀物體兩端輪廓點分別進行最小二乘法曲線擬合，擬合出桿狀物體兩端上下輪廓線的表達式，求出桿狀物體兩端橫截面形心所在曲線表達式，把橫坐標分別代入加載時與不加載時桿狀物體兩端橫截面形心所在曲線表達式中，求出加載時相對不加載時各個橫坐標對應的撓度差。

進一步，把橫坐標數值與對應的撓度差代入撓度差公式中，求出桿狀物體的彈性模量，對與均用萊以特準則對粗大誤差給予剔除，把剔除后兩端剩余的數值分別取平均值求出兩端的彈性模量，對兩端彈性模量再取平均值，得到最終的彈性模量。

本發明具有的有益效果是：