[发明专利]横梁弯曲法杨氏模量测量方法

摘要

本发明公开一种横梁弯曲法杨氏模量测量方法，其特征在于包括如下步骤步骤a设计一款测量仪，该测量仪的底座顶面固设有一个门形梁，该门形梁的水平段连接有上刀片组件；上刀片组件中升降块位的右端面与上刀片上端固定，升降块上的滑动孔与竖直导向轴滑动配合，且竖直导向轴上端与门形梁水平段的底面固定，该升降块的安装孔中安装有螺母；上刀片组件下方设有下刀片组件，该下刀片组件中施力框上对应上刀片设有下刀片，该下刀片下端与施力框固定；导向轴上端与支架固定，该导向轴与十字升降块滑动配合，且导向轴下端与导向轴固定块固定。本发明能准确测量出下压力F及Δy的数值，进而根据横梁弯曲法的公式准确计算出待测件的杨氏模量。

主权项

一种横梁弯曲法杨氏模量测量方法，其特征在于包括如下步骤：步骤a：设计一款测量仪，该测量仪包括底座(1)和投射板，其中底座(1)顶面固设有一个门形梁(2)，该门形梁的水平段连接有上刀片组件；所述上刀片组件包括升降块(3)和螺杆(7)，其中升降块(3)位于所述门形梁(2)水平段的下方，该升降块的右端面与上刀片(4)上端固定，上刀片(4)下端悬空；所述升降块(3)上的滑动孔与竖直导向轴(5)滑动配合，且竖直导向轴上端与门形梁(2)水平段的底面固定，该升降块的安装孔中安装有螺母(6)；所述螺杆(7)为上大、下小的两段式阶梯轴结构，其小径段与所述螺母(6)螺纹连接，该螺杆上的台阶面与轴承(8)转动配合，轴承(8)通过轴承套筒(9)安装在所述门形梁(2)水平梁上的安装孔中，转动所述螺杆(7)可带动上刀片(4)升降；所述上刀片组件下方设有下刀片组件，该下刀片组件包括施力框(10)和十字升降块(19)，其中施力框(10)上对应所述上刀片(4)设有下刀片(11)，该下刀片下端与施力框(10)固定，且下刀片(11)的上端悬空；所述施力框(10)的内孔顶部设有用于对待测工件中部施加下压力的下压刀口(12)，且所述门形梁(2)两竖直段中部的安装孔孔底设有上顶刀口(13)，该上顶刀口用于顶待测工件的两端；所述施力框(10)顶部固定有激光器安装块(14)，在激光器安装块的水平安装孔中装有激光器(15)，施力框(10)底部通过上双头螺柱(16)与压力传感器(17)上端相连，该压力传感器下端通过下双头螺柱(18)与所述十字升降块(19)固定；所述门形梁(2)左侧设有下压力施加组件，该下压力施加组件包括支架(20)和导向轴(24)，其中支架(20)固定在所述底座(1)顶面上，在支架上的安装孔中转动配合有一根水平设置的蜗杆(21)，该蜗杆与蜗轮(22)常啮合；所述蜗轮(22)固套在升降螺杆(23)上部，该升降螺杆上端与所述支架(20)转动配合，升降螺杆(23)下端与所述十字升降块(19)螺纹连接；所述导向轴(24)上端与支架(20)固定，该导向轴与十字升降块(19)滑动配合，且导向轴(24)下端与导向轴固定块(25)固定，该导向轴固定块安装在所述底座(1)顶面上；当转动所述蜗杆(21)时，可通过升降螺杆(23)带动十字升降块(19)升降，从而使施力框(10)下压；所述激光器(15)发出的激光透过上、下刀片(4、11)之间的缝隙，从而形成单缝衍射，单缝衍射条纹投射于所述投射板上，该投射板竖直安装在活动座上；所述活动座与水平梁一端滑动配合，该水平梁另一端与所述底座(1)底面固定，且水平梁侧面设有用于读取投射板与上、下刀片(4、11)之间水平间距的刻度；步骤b：测量时，首先将待测工件顶面的中部与下压刀口(12)底面接触，待测工件底面的两端分别与对应端的上顶刀口(13)顶面接触，然后调整上刀片(4)的高度，以使在投射板上形成单缝衍射条纹；根据公式Z＝λL/X，λ为激光器(15)发出激光的波长，L为上刀片(4)到投射板的直线距离，该X的数值由水平梁侧面的刻度读取，X为每次单缝衍射时，一组单缝衍射条纹中相邻两个单缝衍射条纹之间的距离；将λ、L和X带入公式可以计算出测量出第一次的Z数值；步骤c：保持上刀片(4)位置不变，转动蜗杆(21)使得施力框(10)下压，通过压力传感器(17)读取下压力F的数值；施力框(10)下压的同时，下刀片(11)会一起下移，从而使上、下刀片(4、11)之间的间距增加，这样就会使投射板上的单缝衍射条纹发生变化；步骤d：完成步骤c后，根据公式Z＝λL/X，将λ、L和第二次的X带入公式可以计算出测量出第二次的Z数值；步骤e：第二次的Z数值减去第一次的Z数值可以计算出ΔZ的数值，而ΔZ的数值等于Δy；步骤f：将Δy、a、b和F的数值带入公式从而可以计算出待测工件的杨氏模量E数值。