专利名称：采用弯曲试验测试材料拉伸弹性模量的方法
技术领域：
本发明涉及一种测试材料拉伸弹性模量的方法，即用弯曲试验来测试材料的抗拉弹性模量。
背景技术：
弹性模量是材料的基本力学参数之一，准确测试材料的弹性模量是一项十分重要的工作。很多材料(如岩石、混凝土、玻璃钢、塑料、陶瓷、石墨等)在拉伸和压缩情况下往往表现出明显不同的弹性模量。材料的压缩弹性模量很容易通过单轴压缩变形试验得到。测试材料拉伸弹性模量的最好方法当然是进行单轴拉伸变形试验。然而，在很多情况下，进行拉伸变形试验比较困难，特别是对于脆性材料。2010年5月的重庆大学硕士学位论文《铰接板梁桥模型试验中拉压不同模量问题研究》，用有机玻璃材料T型截面梁进行三点弯曲试 验，通过测试截面的应变和位移来计算拉伸弹性模量(见该文第34页、第42页)。但这种方法存在如下几个方面的不足第一，实验中需要测试测点所在截面的位移，测试工作量较大；第二，需要计算不同位置处横截面上的弯矩；第三，弹性模量计算公式比较复杂(该文献没有给出，但可以从该文献推导得出)，不方便使用；第三，由于简支梁轴线上每一横截面上的弯矩都不同，如果采用贴应变片的方法测线应变，则应变片长度范围对应的横截面弯矩值不是一个常数。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提出一种测试材料拉伸弹性模量的方法。为解决上述技术问题，申请人提出如下方法假定材料的压缩弹性模量E。为已知，对材料进行线弹性范围内的纯弯曲或横力弯曲小变形实验。其中，试样为窄高矩形截面的细长梁，即梁的高度大于宽度，加载时两支点的跨度与梁的高度之比不小于5。设试样水平放置，且加载时试样上表面受压，下表面受拉。在实验中测量试样纯弯曲段上下表面任一位置的纵向线应变ε。、et或横力弯曲段某一任意横截面的上边缘和下边缘上的纵向线应变ε。、^。根据弯曲段横截面的平衡条件，求出用ε。、^表示的拉伸弹性模量与压缩弹性模量的比值，该比值乘以Ε。即可得到拉伸弹性模量Et。先以纯弯曲情况进行说明。设梁的纯弯曲段如附图
所示。梁的高度为h，宽度为b，纯弯曲段内任意横截面上的弯矩为M。中性层将纯弯曲段分成受压区和受拉区，设受压区的高度和弹性模量分别为h。、E。，受拉区的高度和弹性模量分别为ht、Et。从纯弯曲段内取一段长为dx的微小线段，微小线段两端所在横截面变形后的相对转角为d Θ，中性轴弯曲时在dx段的曲率半径为P。建立坐标系如附图，规定拉为正、压为负，则在截面上纵坐标为
I的任意一点的线应变为
权利要求
1.一种采用纯弯曲试验或横力弯曲试验测试材料拉伸弹性模量的方法，其特征在于按下式计算拉伸弹性模量Et:
全文摘要
采用弯曲试验测试材料拉伸弹性模量的方法。本发明是一种采用弯曲试验测试材料拉伸弹性模量的方法。假定材料的压缩弹性模量Ec为已知，对材料进行线弹性范围内的纯弯曲或横力弯曲小变形实验。在实验中测量试样纯弯曲段上下表面任意位置的轴向应变值εc、εt或横力弯曲段某任意横截面的上边缘和下边缘上的轴向应变值εc、εt。通过横截面上的平衡条件，可以推导出材料的拉压弹性模量之比与拉压应变之比的关系，从而可以根据下式求出材料的拉伸弹性模量Et，本方法理论正确，计算公式简洁，参数易于测量，可以准确地测量材料的拉伸弹性模量。
文档编号G01N3/20GK103018112SQ201210518260
公开日2013年4月3日 申请日期2012年11月23日 优先权日2012年11月23日
发明者喻勇 申请人:西南交通大学
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