一、金屬絲的楊氏模量一般多大
金(jin)屬絲是一種(zhong)常見的(de)金(jin)屬材料,廣泛應用于電子、機械、航空(kong)航天等領域(yu)。在使用金(jin)屬絲時,我們需(xu)要了解(jie)其(qi)力學(xue)性能(neng),其(qi)中楊氏模量是一個(ge)重要的(de)指標。
楊(yang)氏模(mo)量是(shi)描述材料(liao)在(zai)受力時變形程度(du)(du)的(de)物理量,通常用符號E表(biao)示(shi)。它的(de)單位(wei)是(shi)帕(pa)斯卡(Pa),也(ye)可以用兆帕(pa)(MPa)表(biao)示(shi)。楊(yang)氏模(mo)量越大,材料(liao)的(de)剛度(du)(du)越高,抗彎強(qiang)度(du)(du)也(ye)越大。
不同金屬絲的(de)(de)楊氏模量(liang)(liang)參(can)考(kao)值(zhi)有(you)所不(bu)同。例如,鋼絲的(de)(de)楊氏模量(liang)(liang)參(can)考(kao)值(zhi)約(yue)為(wei)200GPa,銅絲的(de)(de)楊氏模量(liang)(liang)參(can)考(kao)值(zhi)約(yue)為(wei)120 GPa,鋁絲的(de)(de)楊氏模量(liang)(liang)參(can)考(kao)值(zhi)約(yue)為(wei)70GPa。這(zhe)些參(can)考(kao)值(zhi)可(ke)以幫助(zhu)我們(men)選擇合適的(de)(de)金屬絲材(cai)料,以滿足(zu)特定的(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(gai)方法是通過在(zai)(zai)金屬(shu)(shu)絲(si)的兩(liang)端懸(xuan)掛不(bu)同(tong)質(zhi)(zhi)量(liang)(liang)(liang)(liang)的物(wu)(wu)體(ti),形成不(bu)同(tong)的應(ying)(ying)變(bian)和應(ying)(ying)力,進而(er)求(qiu)得(de)楊氏模(mo)(mo)量(liang)(liang)(liang)(liang)。其中,應(ying)(ying)變(bian)為金屬(shu)(shu)絲(si)的伸長量(liang)(liang)(liang)(liang)除以原始長度,應(ying)(ying)力則(ze)為懸(xuan)掛物(wu)(wu)體(ti)的質(zhi)(zhi)量(liang)(liang)(liang)(liang)除以金屬(shu)(shu)絲(si)的橫截(jie)面積(ji)。具(ju)體(ti)實驗方法為:首先(xian)將金屬(shu)(shu)絲(si)固定在(zai)(zai)兩(liang)個(ge)鉤子上(shang),調節懸(xuan)掛重物(wu)(wu)的質(zhi)(zhi)量(liang)(liang)(liang)(liang),分別稱量(liang)(liang)(liang)(liang)不(bu)同(tong)質(zhi)(zhi)量(liang)(liang)(liang)(liang)物(wu)(wu)體(ti)并記(ji)錄金屬(shu)(shu)絲(si)的長度。然后,分別掃描記(ji)錄桿(gan)的讀數,緊接著(zhu)在(zai)(zai)計(ji)算機上(shang)讀取數據并計(ji)算得(de)到楊氏模(mo)(mo)量(liang)(liang)(liang)(liang)。
2、懸掛法
該方(fang)法是把金(jin)屬(shu)絲(si)間隔(ge)拉伸并(bing)掛(gua)(gua)(gua)在(zai)相同高度(du)的兩個插銷上,由于其重力(li)作用,金(jin)屬(shu)絲(si)會發生不同的懸掛(gua)(gua)(gua)狀(zhuang)態(tai),測(ce)定每種懸掛(gua)(gua)(gua)狀(zhuang)態(tai)下金(jin)屬(shu)絲(si)的長度(du)和質量(liang)(liang),并(bing)計算出應力(li)和應變,從(cong)(cong)而得出楊(yang)氏模量(liang)(liang)。具體(ti)實驗方(fang)法為:首先將金(jin)屬(shu)絲(si)在(zai)固定點上固定,并(bing)在(zai)中心(xin)掛(gua)(gua)(gua)兩個相距稍遠的容器,分別從(cong)(cong)上方(fang)放入掛(gua)(gua)(gua)有不同質量(liang)(liang)的砝(fa)碼(ma)。然后,觀察金(jin)屬(shu)絲(si)的懸掛(gua)(gua)(gua)狀(zhuang)態(tai)并(bing)分別記錄(lu)下金(jin)屬(shu)絲(si)的長度(du)和質量(liang)(liang),最后計算得到楊(yang)氏模量(liang)(liang)。
3、懸掛輪法
該方法是將(jiang)金(jin)屬絲(si)固定(ding)(ding)在兩(liang)端的輪(lun)上,輪(lun)子質量越高(gao),金(jin)屬絲(si)所掛載的物體質量也就越大(da),從而得(de)到不同的應(ying)變和(he)應(ying)力。具體實(shi)驗方法為:首先定(ding)(ding)制實(shi)驗裝置,將(jiang)金(jin)屬絲(si)固定(ding)(ding)在正中間的輪(lun)上,分別固定(ding)(ding)其兩(liang)端。然后,在輪(lun)子上加(jia)上逐漸(jian)增大(da)的質量,直到輪(lun)子開始停止轉動,記錄下這時各參數的值。最后,對數據進(jin)行(xing)處理,求得(de)楊氏模量。
總(zong)的(de)來說(shuo),金屬絲楊氏模量(liang)的(de)測(ce)量(liang)方法有許多(duo)不同的(de)方式,不同的(de)方法的(de)特點與(yu)優勢不同,科學家(jia)可以(yi)根據實驗的(de)需(xu)求及實驗室條件選擇適合的(de)方法。