一、金屬絲的楊氏模量一般多大
金屬絲是一(yi)(yi)種常(chang)見的(de)金屬材料(liao),廣泛(fan)應用于電子、機械、航空航天等(deng)領域(yu)。在使(shi)用金屬絲時(shi),我們需要了解其力學性能,其中楊(yang)氏模量(liang)是一(yi)(yi)個重要的(de)指(zhi)標。
楊氏(shi)模量是描述材料在受力時變形程度(du)的物(wu)理量,通常用(yong)符號E表(biao)示。它的單位是帕斯卡(Pa),也(ye)可以用(yong)兆帕(MPa)表(biao)示。楊氏(shi)模量越大,材料的剛度(du)越高(gao),抗彎強度(du)也(ye)越大。
不同金屬絲的楊(yang)(yang)氏(shi)模(mo)量參考(kao)(kao)(kao)值(zhi)(zhi)有所不同。例如(ru),鋼絲的楊(yang)(yang)氏(shi)模(mo)量參考(kao)(kao)(kao)值(zhi)(zhi)約為200GPa,銅絲的楊(yang)(yang)氏(shi)模(mo)量參考(kao)(kao)(kao)值(zhi)(zhi)約為120 GPa,鋁絲的楊(yang)(yang)氏(shi)模(mo)量參考(kao)(kao)(kao)值(zhi)(zhi)約為70GPa。這些參考(kao)(kao)(kao)值(zhi)(zhi)可以幫(bang)助我(wo)們選擇合適(shi)的金(jin)屬絲材料,以滿足特定的工程需求。
二、金屬絲的楊氏模量如何測量
1、懸掛秤法
該方法(fa)是通過在金(jin)屬(shu)(shu)絲(si)(si)的(de)(de)兩端懸(xuan)(xuan)(xuan)掛(gua)不(bu)同(tong)質(zhi)量(liang)(liang)的(de)(de)物體(ti),形成不(bu)同(tong)的(de)(de)應(ying)變(bian)和應(ying)力,進而求得楊氏模(mo)量(liang)(liang)。其中,應(ying)變(bian)為(wei)(wei)金(jin)屬(shu)(shu)絲(si)(si)的(de)(de)伸長(chang)量(liang)(liang)除以(yi)原始(shi)長(chang)度(du),應(ying)力則為(wei)(wei)懸(xuan)(xuan)(xuan)掛(gua)物體(ti)的(de)(de)質(zhi)量(liang)(liang)除以(yi)金(jin)屬(shu)(shu)絲(si)(si)的(de)(de)橫截面積。具體(ti)實驗方法(fa)為(wei)(wei):首先將金(jin)屬(shu)(shu)絲(si)(si)固定在兩個鉤子上(shang),調節懸(xuan)(xuan)(xuan)掛(gua)重物的(de)(de)質(zhi)量(liang)(liang),分別稱量(liang)(liang)不(bu)同(tong)質(zhi)量(liang)(liang)物體(ti)并記(ji)錄(lu)金(jin)屬(shu)(shu)絲(si)(si)的(de)(de)長(chang)度(du)。然后,分別掃描記(ji)錄(lu)桿的(de)(de)讀數,緊接(jie)著(zhu)在計(ji)(ji)算機(ji)上(shang)讀取數據并計(ji)(ji)算得到楊氏模(mo)量(liang)(liang)。
2、懸掛法
該方(fang)法(fa)是(shi)把金屬絲(si)間隔(ge)拉(la)伸并掛(gua)(gua)在相(xiang)同高度的(de)兩(liang)個(ge)插銷上,由于其(qi)重力(li)作(zuo)用(yong),金屬絲(si)會(hui)發(fa)生不同的(de)懸掛(gua)(gua)狀態,測(ce)定(ding)每種懸掛(gua)(gua)狀態下金屬絲(si)的(de)長(chang)度和(he)質量(liang),并計(ji)(ji)算(suan)出(chu)應力(li)和(he)應變,從而得出(chu)楊(yang)氏模量(liang)。具體實驗方(fang)法(fa)為:首先(xian)將金屬絲(si)在固定(ding)點上固定(ding),并在中(zhong)心(xin)掛(gua)(gua)兩(liang)個(ge)相(xiang)距(ju)稍遠的(de)容器,分別從上方(fang)放入掛(gua)(gua)有不同質量(liang)的(de)砝碼。然后,觀察金屬絲(si)的(de)懸掛(gua)(gua)狀態并分別記錄下金屬絲(si)的(de)長(chang)度和(he)質量(liang),最后計(ji)(ji)算(suan)得到楊(yang)氏模量(liang)。
3、懸掛輪法
該方法是將(jiang)金屬(shu)(shu)絲(si)固定(ding)(ding)在(zai)兩(liang)端的輪上(shang),輪子質(zhi)量(liang)越高,金屬(shu)(shu)絲(si)所掛載(zai)的物體質(zhi)量(liang)也就(jiu)越大,從而得(de)到不同的應變和應力。具體實驗(yan)方法為:首先定(ding)(ding)制實驗(yan)裝置,將(jiang)金屬(shu)(shu)絲(si)固定(ding)(ding)在(zai)正中間的輪上(shang),分別固定(ding)(ding)其(qi)兩(liang)端。然后,在(zai)輪子上(shang)加上(shang)逐漸(jian)增大的質(zhi)量(liang),直(zhi)到輪子開始停(ting)止轉動(dong),記(ji)錄下這(zhe)時各參(can)數的值。最后,對(dui)數據進行處(chu)理,求得(de)楊氏模量(liang)。
總的(de)(de)來說,金(jin)屬絲(si)楊氏模量(liang)的(de)(de)測(ce)量(liang)方(fang)(fang)法(fa)有許(xu)多(duo)不同的(de)(de)方(fang)(fang)式,不同的(de)(de)方(fang)(fang)法(fa)的(de)(de)特(te)點與(yu)優(you)勢不同,科(ke)學家可以(yi)根(gen)據實驗(yan)的(de)(de)需求及實驗(yan)室條件選擇(ze)適(shi)合的(de)(de)方(fang)(fang)法(fa)。