一、金屬絲的楊氏模量一般多大
金(jin)屬絲(si)是一(yi)種常見的(de)金(jin)屬材料,廣泛(fan)應(ying)用(yong)于電子、機械、航(hang)空航(hang)天等領(ling)域。在使用(yong)金(jin)屬絲(si)時(shi),我們需要了解(jie)其力學性能,其中楊氏模量是一(yi)個重(zhong)要的(de)指(zhi)標。
楊氏(shi)模(mo)量是描述材(cai)料(liao)在受力時變(bian)形程度的物理(li)量,通常用符號(hao)E表示。它的單(dan)位是帕斯(si)卡(Pa),也可(ke)以用兆帕(MPa)表示。楊氏(shi)模(mo)量越大(da),材(cai)料(liao)的剛(gang)度越高(gao),抗彎強度也越大(da)。
不同金屬絲的(de)(de)(de)楊(yang)氏模(mo)(mo)量參(can)考(kao)(kao)值有所(suo)不同。例如,鋼絲的(de)(de)(de)楊(yang)氏模(mo)(mo)量參(can)考(kao)(kao)值約(yue)為(wei)200GPa,銅絲的(de)(de)(de)楊(yang)氏模(mo)(mo)量參(can)考(kao)(kao)值約(yue)為(wei)120 GPa,鋁絲的(de)(de)(de)楊(yang)氏模(mo)(mo)量參(can)考(kao)(kao)值約(yue)為(wei)70GPa。這些(xie)參(can)考(kao)(kao)值可以幫助我們(men)選擇合適(shi)的(de)(de)(de)金屬絲材(cai)料,以滿足(zu)特(te)定的(de)(de)(de)工程需求。
二、金屬絲的楊氏模量如何測量
1、懸掛秤法
該方(fang)法是通過在金(jin)屬絲的(de)兩(liang)端懸掛不(bu)(bu)同質(zhi)(zhi)量的(de)物體(ti)(ti),形成(cheng)不(bu)(bu)同的(de)應變(bian)和應力,進而(er)求得楊(yang)氏(shi)模量。其(qi)中,應變(bian)為金(jin)屬絲的(de)伸長量除(chu)以原始長度,應力則為懸掛物體(ti)(ti)的(de)質(zhi)(zhi)量除(chu)以金(jin)屬絲的(de)橫截面積。具(ju)體(ti)(ti)實驗(yan)方(fang)法為:首先(xian)將金(jin)屬絲固定在兩(liang)個鉤子上,調節懸掛重物的(de)質(zhi)(zhi)量,分(fen)(fen)別(bie)(bie)稱(cheng)量不(bu)(bu)同質(zhi)(zhi)量物體(ti)(ti)并記錄金(jin)屬絲的(de)長度。然后,分(fen)(fen)別(bie)(bie)掃(sao)描記錄桿的(de)讀數,緊接著在計算機上讀取數據并計算得到楊(yang)氏(shi)模量。
2、懸掛法
該(gai)方法是把(ba)金(jin)(jin)屬(shu)絲(si)(si)間(jian)隔拉伸并掛(gua)在(zai)相同(tong)高度(du)的兩個(ge)插銷(xiao)上(shang),由于其(qi)重(zhong)力作用(yong),金(jin)(jin)屬(shu)絲(si)(si)會發(fa)生不同(tong)的懸掛(gua)狀態,測定每種懸掛(gua)狀態下金(jin)(jin)屬(shu)絲(si)(si)的長(chang)度(du)和(he)(he)質量(liang)(liang),并計(ji)算出(chu)應力和(he)(he)應變,從(cong)而得出(chu)楊氏(shi)模量(liang)(liang)。具體實驗方法為:首先將金(jin)(jin)屬(shu)絲(si)(si)在(zai)固定點(dian)上(shang)固定,并在(zai)中心掛(gua)兩個(ge)相距稍遠的容器(qi),分(fen)別從(cong)上(shang)方放入掛(gua)有不同(tong)質量(liang)(liang)的砝碼。然(ran)后,觀察(cha)金(jin)(jin)屬(shu)絲(si)(si)的懸掛(gua)狀態并分(fen)別記錄(lu)下金(jin)(jin)屬(shu)絲(si)(si)的長(chang)度(du)和(he)(he)質量(liang)(liang),最后計(ji)算得到(dao)楊氏(shi)模量(liang)(liang)。
3、懸掛輪法
該方(fang)法(fa)是將金屬(shu)絲固(gu)定(ding)在兩端的(de)輪(lun)上,輪(lun)子質(zhi)(zhi)量(liang)(liang)越(yue)高(gao),金屬(shu)絲所掛載的(de)物體(ti)質(zhi)(zhi)量(liang)(liang)也(ye)就越(yue)大,從而得到不同的(de)應變和應力。具體(ti)實(shi)驗方(fang)法(fa)為:首先定(ding)制實(shi)驗裝(zhuang)置,將金屬(shu)絲固(gu)定(ding)在正中間的(de)輪(lun)上,分別固(gu)定(ding)其(qi)兩端。然后,在輪(lun)子上加上逐漸增大的(de)質(zhi)(zhi)量(liang)(liang),直(zhi)到輪(lun)子開始(shi)停止轉(zhuan)動,記錄下這(zhe)時(shi)各參數的(de)值(zhi)。最(zui)后,對(dui)數據進(jin)行處(chu)理,求得楊氏模(mo)量(liang)(liang)。
總的(de)(de)來說,金屬絲(si)楊氏(shi)模量的(de)(de)測量方(fang)法有許(xu)多不(bu)同(tong)(tong)的(de)(de)方(fang)式(shi),不(bu)同(tong)(tong)的(de)(de)方(fang)法的(de)(de)特點(dian)與優勢不(bu)同(tong)(tong),科學家可以根(gen)據實驗(yan)的(de)(de)需求(qiu)及實驗(yan)室條件選擇適合的(de)(de)方(fang)法。