一、金屬絲的楊氏模量一般多大
金屬(shu)(shu)絲(si)是(shi)一種常見的(de)金屬(shu)(shu)材料,廣泛應(ying)用(yong)于電子、機械、航(hang)空航(hang)天等領域。在使用(yong)金屬(shu)(shu)絲(si)時,我們需要了解其(qi)力學性能,其(qi)中楊(yang)氏模量是(shi)一個重要的(de)指標。
楊氏模量(liang)是(shi)描述材料在受力時變形程度(du)的物(wu)理(li)量(liang),通(tong)常(chang)用符(fu)號E表示。它的單位是(shi)帕(pa)(pa)斯卡(Pa),也可(ke)以用兆帕(pa)(pa)(MPa)表示。楊氏模量(liang)越(yue)大(da)(da),材料的剛度(du)越(yue)高,抗彎強度(du)也越(yue)大(da)(da)。
不同金屬絲的(de)楊(yang)氏模(mo)量(liang)參考(kao)(kao)(kao)值(zhi)有所不(bu)同。例如,鋼絲的(de)楊(yang)氏模(mo)量(liang)參考(kao)(kao)(kao)值(zhi)約(yue)為200GPa,銅絲的(de)楊(yang)氏模(mo)量(liang)參考(kao)(kao)(kao)值(zhi)約(yue)為120 GPa,鋁絲的(de)楊(yang)氏模(mo)量(liang)參考(kao)(kao)(kao)值(zhi)約(yue)為70GPa。這些參考(kao)(kao)(kao)值(zhi)可以幫助我們選擇合適的(de)金屬絲材(cai)料,以滿足(zu)特(te)定的(de)工(gong)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(shi)通過(guo)在(zai)(zai)金屬絲(si)的(de)(de)(de)(de)兩端懸掛(gua)不同(tong)質(zhi)量(liang)(liang)(liang)的(de)(de)(de)(de)物體,形成不同(tong)的(de)(de)(de)(de)應變(bian)和應力,進而求得楊氏模(mo)量(liang)(liang)(liang)。其中,應變(bian)為金屬絲(si)的(de)(de)(de)(de)伸長量(liang)(liang)(liang)除以(yi)原始長度(du),應力則為懸掛(gua)物體的(de)(de)(de)(de)質(zhi)量(liang)(liang)(liang)除以(yi)金屬絲(si)的(de)(de)(de)(de)橫截(jie)面(mian)積。具體實驗方法(fa)為:首先將金屬絲(si)固定在(zai)(zai)兩個鉤(gou)子上,調節懸掛(gua)重(zhong)物的(de)(de)(de)(de)質(zhi)量(liang)(liang)(liang),分別(bie)稱量(liang)(liang)(liang)不同(tong)質(zhi)量(liang)(liang)(liang)物體并記(ji)錄金屬絲(si)的(de)(de)(de)(de)長度(du)。然后,分別(bie)掃描(miao)記(ji)錄桿(gan)的(de)(de)(de)(de)讀(du)數,緊接(jie)著(zhu)在(zai)(zai)計算機(ji)上讀(du)取(qu)數據并計算得到楊氏模(mo)量(liang)(liang)(liang)。
2、懸掛法
該(gai)方(fang)法(fa)是把金(jin)(jin)(jin)屬(shu)(shu)絲(si)間隔拉伸并掛在相同高度的(de)(de)(de)兩(liang)個插銷上(shang),由于(yu)其重力作用,金(jin)(jin)(jin)屬(shu)(shu)絲(si)會(hui)發生不同的(de)(de)(de)懸掛狀態,測定每種懸掛狀態下金(jin)(jin)(jin)屬(shu)(shu)絲(si)的(de)(de)(de)長度和(he)質(zhi)量(liang),并計算(suan)出應力和(he)應變,從而(er)得出楊氏模量(liang)。具體(ti)實驗方(fang)法(fa)為:首先將金(jin)(jin)(jin)屬(shu)(shu)絲(si)在固定點上(shang)固定,并在中心掛兩(liang)個相距稍遠的(de)(de)(de)容器,分(fen)別從上(shang)方(fang)放入掛有不同質(zhi)量(liang)的(de)(de)(de)砝碼。然(ran)后,觀察金(jin)(jin)(jin)屬(shu)(shu)絲(si)的(de)(de)(de)懸掛狀態并分(fen)別記錄(lu)下金(jin)(jin)(jin)屬(shu)(shu)絲(si)的(de)(de)(de)長度和(he)質(zhi)量(liang),最后計算(suan)得到楊氏模量(liang)。
3、懸掛輪法
該方(fang)法是將金屬(shu)絲(si)固定(ding)在(zai)(zai)兩端的(de)輪(lun)(lun)上,輪(lun)(lun)子(zi)質(zhi)量(liang)越(yue)高,金屬(shu)絲(si)所掛載(zai)的(de)物(wu)體(ti)質(zhi)量(liang)也就(jiu)越(yue)大,從而得(de)到不(bu)同的(de)應(ying)變和應(ying)力。具(ju)體(ti)實驗(yan)方(fang)法為:首先定(ding)制(zhi)實驗(yan)裝置,將金屬(shu)絲(si)固定(ding)在(zai)(zai)正中間(jian)的(de)輪(lun)(lun)上,分別固定(ding)其兩端。然(ran)后,在(zai)(zai)輪(lun)(lun)子(zi)上加上逐漸增大的(de)質(zhi)量(liang),直到輪(lun)(lun)子(zi)開始(shi)停止轉(zhuan)動,記錄下(xia)這時各參數的(de)值。最后,對數據進行處理,求得(de)楊(yang)氏模量(liang)。
總的(de)(de)來(lai)說(shuo),金屬絲楊氏模量(liang)的(de)(de)測量(liang)方法(fa)有許(xu)多不同的(de)(de)方式,不同的(de)(de)方法(fa)的(de)(de)特點與優勢不同,科(ke)學家(jia)可以根(gen)據(ju)實驗(yan)的(de)(de)需求(qiu)及實驗(yan)室條(tiao)件選擇(ze)適合(he)的(de)(de)方法(fa)。