用拉伸法測量鋼絲楊氏模量論文
在平平淡淡的日常中，大家都寫(xiě)過(guò)論文吧，論文是探討問(wèn)題進(jìn)行學(xué)術(shù)研究的一種手段。寫(xiě)起論文來(lái)就毫無(wú)頭緒？下面是小編為大家收集的用拉伸法測量鋼絲楊氏模量論文，僅供參考，大家一起來(lái)看看吧。
用拉伸法測量鋼絲楊氏模量【1】
【摘要】本文采用拉伸法及光杠桿原理對直徑為0.02 厘米鋼絲的楊氏模量進(jìn)行了測量。
其中，光杠桿法是一種利用光學(xué)放大方法測量微小長(cháng)度(物體微小位移)的裝置，它采用光學(xué)機制以光線(xiàn)來(lái)代替機械杠桿的長(cháng)臂而實(shí)現間接放大測量，主要討論了對影響測量結果的可能因素和用逐差法減少相應誤差的方法。
測量結果為E =(2.41+0.10)×1011N/M2 。
【關(guān)鍵詞】楊氏模量 拉伸法 光杠桿 逐差法
引言
楊氏模量又稱(chēng)彈性系數，是彈性材料的一種最重要、最具特征的力學(xué)性質(zhì)，是衡量物體變形難易程度的量，用E表示。
定義為理想材料在小形變時(shí)應力與相應的應變之比。
E以單位面積上承受的力表示。
在比例極限內，應力與材料相應的應變之比。
根據不同的受力情況，分別有相應的拉伸彈性模量(楊氏模量)、剪切彈性模量(剛性模量)、體積彈性模量等。
它是一個(gè)材料常數，表征材料抵抗彈性變形的能力，其數值大小反映該材料彈性變形的難易程度，也就是說(shuō)其數值大小是反映材料抵抗形變的能力，因此是生產(chǎn)，科研中選用合適材料的一個(gè)重要依據，所以研究物質(zhì)的楊氏模量在實(shí)際生活中具有重要價(jià)值。
本論文主要討論的是用拉伸法測定一種鋼絲的楊氏模量，是對試樣直接加力下的形變來(lái)測量試樣的楊氏模量的。
在實(shí)驗中 ，通過(guò)砝碼的增減來(lái)改變對試樣施加的拉力。
在增加和減去砝碼的過(guò)程中，砝碼數相同時(shí)對應的標尺讀數往往是不一致的 ，在盡量消除和減小各方面的影響后 ，仍存在有規律的偏差。
從原理上說(shuō)，只要所加負載是一樣的 ，測得的微小變化值應該是一致的，但是測量的結果卻存在偏差。
本文就如何提高楊氏模量的測量精度，為什么會(huì )出現這種偏差進(jìn)行了分析。
該實(shí)驗原理直觀(guān)、設備簡(jiǎn)單 ，測量方法、儀器調整、數據處理等方面都具有代表性。
1.測量原理
1.1 楊氏模量原理。
實(shí)驗中，我們測出拉力F，鋼絲長(cháng)L、直徑d和微小伸長(cháng)量△L，即可代入式(11-2)求得楊氏模量E. 因為△L不易測量，所以測量楊氏模量的裝置都是圍繞如何測量微小伸長(cháng)量而設計的。
本實(shí)驗利用光杠桿裝置去測量微小伸長(cháng)量，拉力F用逐次增加砝碼的方式讀出，鋼絲長(cháng)L用鋼卷尺測出，直徑d用螺旋測微計測出。
1.2 儀器裝置。
光杠桿法測量楊氏模量的儀器裝置由支架E，待測鋼絲L，固定平臺B，帶有平面發(fā)射鏡M的光杠桿，望遠鏡R和標尺S構成，如圖1所示。
鋼絲L的上端固定于支架上的A點(diǎn)，下端夾在圓柱體C下面的螺旋夾上。
圓柱體C隨著(zhù)鋼絲的伸長(cháng)或縮短可在固定平臺B中間的孔中上下自由移動(dòng)。
在砝碼重力F的作用下，鋼絲伸長(cháng) L，圓柱體也隨之下降△L。
1.3 光杠桿原理。
光杠桿裝置的原理圖如圖11-4所示。
假設平面鏡的法線(xiàn)和望遠鏡的光軸在同一直線(xiàn)上，且望遠鏡光軸和刻度尺平面垂直，刻度尺上某一刻度發(fā)出的光線(xiàn)經(jīng)平面鏡反射進(jìn)入望遠鏡，可在望遠鏡中十字交叉絲處讀出該刻度的像，設為a0，若光杠桿后足下移△L，即平面鏡繞兩前足轉過(guò)角度θ 時(shí)，平面鏡法線(xiàn)也將轉過(guò)角度θ，根據反射定律，反射線(xiàn)轉過(guò)的角度應為2θ ，此時(shí)望遠鏡十字交叉絲應對準刻度尺上另一刻度的像，設為am。
因為 L很小，且 L≤b， 也很小，故有
△ Lb=tanθ=θ
因am - a0 ≤ D，故有
am-a0D=tan2θ≈2θ
聯(lián)立兩式，消去θ ，有
2△ Lb=am-a0D
令△ a =am - a0 ，則有
△ L=b△a2D(11-3)
式中b為光杠桿后足尖到前兩足尖連線(xiàn)之間垂直距離，用米尺測出，D為光杠桿平面鏡到刻度尺之間的垂直距離，用鋼卷尺測出，為加砝碼前后刻度尺在平面鏡中的像移動(dòng)的距離，通過(guò)望遠鏡中十字交叉絲可以讀出。
這樣，楊氏模量的測量公式可以寫(xiě)為
E=4FLπd2△ L=8mgLDπd2b△a (11-4)
式中，m為砝碼的質(zhì)量，g為重力加速度。
1.4 實(shí)驗方法簡(jiǎn)單敘述。
實(shí)驗時(shí)，我們首先記錄未加砝碼時(shí)望遠鏡中十字交叉絲對準刻度尺上一刻度的像a0 ，然后逐次增加0.3206kg砝碼，分別記錄各次交叉絲對準刻度尺上某刻度的像 ，a1 ， a2 ，… ， a7，砝碼加到2.2442kg時(shí)，再逐次減少0.3206kg砝碼，分別記錄各次十字交叉絲對準刻度尺上某刻度的像， …a′4，a′3，… ，a′0.求加砝碼相等時(shí)的各次記錄的平均值a0 ，a1 ，… ，再由逐差法求出m =4×0.320kg時(shí)△a的平均值△a △a=14∑30(ai+4-ai)
2.結果與分析
2.1 數據。
2.2 數據分析。
2.2.1 用逐差法計算△a的平均值△a。
將同一負荷下標尺讀數的平均值分為兩組a0，a1，a2，a3 和a4 ，a5，a6，a7，(a4-a0)，(a5-a1)，(a6-a2)，(a7-a3) 則平均值為
△a=14∑30(ai+4-ai)
=14[(a4-a0)+(a5-a1)+(a6-a2)+(a7-a3)]
式中：△a相當于每增加或減少4個(gè)法碼時(shí)，標尺讀數變化的平均值。
這種數據處理方法稱(chēng)逐差法，其優(yōu)點(diǎn)：根據誤差理論，被測量本身的大小與結果的準確度有關(guān)，在觀(guān)察條件不變時(shí)，各次標數ai 的誤差△ai 值變化不大，因而△a0-△a1a1-a0 約為△a0-△a4a4-a0 的4倍，故用逐差法可提高結果的準確度。
這樣做既充分利用了測量數據，又保持了多次測量的優(yōu)點(diǎn)，減小了測量誤差。
2.2 楊氏模量的量子值。
數據代人場(chǎng)氏彈性模量計算公式
將上述數據代人E的不確定公式中得：
2.2.4 出現不確定度原因分析。
(1)加砝碼前，鋼絲沒(méi)有完全被拉直。
(2)鋼絲夾不能在圓孔中自由滑動(dòng)。
(3)光杠桿放置不當，與平臺有摩擦。
(4)鋼絲夾不緊，導致增減砝碼時(shí)發(fā)生滑動(dòng)。
(5)加減砝碼時(shí)用力過(guò)猛，使光杠桿移動(dòng)。
(6)讀數時(shí)砝碼沒(méi)有完全靜止。
結束語(yǔ)：
光杠桿對微小伸長(cháng)或微小轉角的反應很靈敏，測量也很精確，在精密儀器中常有應用，例如靈敏電流計﹑原子顯微鏡等儀器的主要組成部件之一就是極精細的光杠桿。
從測量結果可以看出，用光杠桿法測量和用逐差法處理數據，能使楊氏模量E的誤差值很小。
這套把光學(xué)實(shí)驗與力學(xué)實(shí)驗結合起來(lái)的實(shí)驗方法，在學(xué)習中有利于提高學(xué)生的綜合實(shí)驗能力，有利于培養學(xué)生的操作技能及分析問(wèn)題的能力，激發(fā)他們的想象力和實(shí)驗興趣。
同時(shí)，由于楊氏模量是生產(chǎn)，科研中選用合適材料的一個(gè)重要依據，所以這套實(shí)驗方法在實(shí)際生活中也具有重要的應用價(jià)值。
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拉伸法測金屬鋼絲楊氏彈性模量?jì)?yōu)缺點(diǎn)【2】
摘 要：楊氏彈性模量是指固體材料沿縱向受力后其形狀改變情況，這在科研選材和工程中應用非常廣泛，因此很多高校大學(xué)物理實(shí)驗課都開(kāi)設有測量固體材料的楊氏彈性模量實(shí)驗。
該文簡(jiǎn)要介紹了拉伸法測金屬鋼絲楊氏彈性模量的原理，繼而對該實(shí)驗的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了分析，以便更好地指導實(shí)驗，提高學(xué)生的郵幟芰Γ激發(fā)學(xué)生的探索精神，培養學(xué)生的創(chuàng )新意識。
關(guān)鍵詞：楊氏模量 拉伸法 光杠桿
楊氏彈性模量是用來(lái)描述固體材料縱向抵抗形變能力的參數。
常用的測量楊氏模量的方法一般有靜態(tài)拉伸法[1]、彎曲共振法[2]、壓入法[3]等。
文章就是利用靜態(tài)拉伸法來(lái)測量金屬鋼絲的楊氏彈性模量，文中詳細總結了實(shí)驗操作的優(yōu)缺點(diǎn)，分析了誤差來(lái)源。
實(shí)驗操作時(shí)對實(shí)驗的優(yōu)缺點(diǎn)了然于胸，對減小實(shí)驗誤差、簡(jiǎn)化實(shí)驗操作和降低實(shí)驗調節難度也有很大幫助，同時(shí)也有助于鍛煉學(xué)生的動(dòng)手能力，培養其嚴謹的科研精神。
1 測量原理
實(shí)驗時(shí)是在支架上將金屬鋼絲懸掛起來(lái)，金屬鋼絲上端用螺釘固定，在其下端添加砝碼，每個(gè)砝碼質(zhì)量相同，通過(guò)增加砝碼的數量計算出對金屬鋼絲施加拉力F，同時(shí)測出相應砝碼數所對應的金屬鋼絲的伸長(cháng)量，將各測量數據代入公式(2)即可求出E。
可是伸長(cháng)量很小，直接測量很難準確測量出，故采用光杠桿放大法進(jìn)行間接測量，原理如圖1。
增加砝碼時(shí)，金屬鋼絲伸長(cháng)，同時(shí)光杠桿的后足下降，而兩前足保持不動(dòng)，與初始狀態(tài)相比，相當于主桿轉過(guò)角度，那么平面鏡的法線(xiàn)也會(huì )隨之轉過(guò)角度。
設前后兩足間的距離為b，有數學(xué)知識：
2 實(shí)驗的優(yōu)缺點(diǎn)
2.1 實(shí)驗的優(yōu)點(diǎn)
楊氏彈性模量測量實(shí)驗相比其他實(shí)驗蘊涵著(zhù)較多的物理理論和實(shí)驗操作方法，數據處理技巧，非常經(jīng)典。
首先，實(shí)驗原理簡(jiǎn)單且應用領(lǐng)域廣泛。
實(shí)驗原理涉及簡(jiǎn)單的力學(xué)、光學(xué)知識。
光杠桿放大法是把難以直接測量準的微位移量轉換成能直觀(guān)測量的較大量，其原理淺顯易懂、設備結構簡(jiǎn)單、系統相對穩定。
廣泛應用于材料形變物性研究和工程中[5]，在地質(zhì)、生物力學(xué)等領(lǐng)域也有所應用。
其次，實(shí)驗測長(cháng)方法多樣。
此實(shí)驗涉及4種不同的典型測長(cháng)方法。
實(shí)驗中要用到螺旋測微計、游標卡尺、卷尺、鋼尺。
卷尺和鋼尺讀數需在最小刻度值后估讀一位;螺旋測微器和游標卡尺精度不同，讀數都不需要估讀，同一個(gè)實(shí)驗中集中4種常用的測長(cháng)工具，實(shí)屬罕見(jiàn)。
最后，數據處理采用逐差法，對培養學(xué)生的實(shí)驗數據處理和誤差分析能力很有幫助;實(shí)驗操作過(guò)程中用到望遠鏡，比較具有趣味性，學(xué)生容易接受。
2.2 實(shí)驗的缺點(diǎn)
此實(shí)驗固然能很好地幫助學(xué)生積累科研經(jīng)驗，提高操作技能和綜合素質(zhì)。
但在操作過(guò)程中也有諸多不便，實(shí)驗儀器和數據處理環(huán)節都存在些誤差，總結如下。
實(shí)驗中的不便之處：
(1)望遠鏡難以調節，盡管有調節方法，但限于天氣、燈光光照角度、學(xué)生近視等因素對剛接觸該實(shí)驗的同學(xué)講來(lái)說(shuō)，能在規定時(shí)間內從望遠鏡中看到標尺的像，實(shí)屬不易。
(2)實(shí)驗耗時(shí)久、重復性差且數據多，數據處理不易：由公式(5)可知，被測物理量較多，計算公式復雜，單位需多次換算，易出錯，一組同學(xué)往往需要計算多次，才能得到一致的結果。
實(shí)驗中的誤差來(lái)源：
(1)實(shí)驗條件苛刻。
大多數情況很難保證，實(shí)驗前，裝置需要滿(mǎn)足兩個(gè)條件：①標尺與光杠桿鏡面相平行且鉛直，而兩者間的距離不好直接測量，誤差較大，有時(shí)達2～3 cm;②光杠桿鏡面法線(xiàn)與望遠鏡光軸重合且水平，實(shí)驗中沒(méi)有儀器對其量化，僅靠目測，差異很大，因此這種標準狀態(tài)很難達到。
(2)實(shí)驗方法不夠完善。
公式(5)中，存在用數學(xué)近似θ≈θ和2θ≈2θ形成的方法誤差。
當θ很小時(shí)， 此誤差很小，隨θ 的增大，相對誤差則近似地以2θ3倍增大[6]。
(3)實(shí)驗過(guò)程欠科學(xué)。
此實(shí)驗中是在托盤(pán)上預加兩個(gè)砝碼以消除金屬絲的彎曲，隨著(zhù)實(shí)驗設備的使用、實(shí)驗過(guò)程中金屬絲接入長(cháng)度的不同，新舊、長(cháng)度的不同有時(shí)不能夠完全消除金屬鋼絲的彎曲。
(4)天氣原因。
南方天氣多雨潮濕，空氣濕度大，且有梅雨季節，鋼絲生銹變形在所難免，受環(huán)境影響同一試驗臺不同組學(xué)生測出來(lái)的結果相差很大。
以上這些不方便操作的地方和存在的誤差都可能降低金屬鋼絲的楊氏彈性模量結果的可靠性，增大實(shí)驗結果的不確定度。
3 結語(yǔ)
任何一個(gè)實(shí)驗都不會(huì )是完美無(wú)缺的，教師只能根據實(shí)驗要求和現有的實(shí)驗條件最大限度地培養學(xué)生的實(shí)驗操作技能，提高處理數據分析誤差的能力，用理性的眼光看待實(shí)驗的優(yōu)缺點(diǎn)，用發(fā)展的態(tài)度洞悉實(shí)驗的改革，盡可能地為學(xué)生提供最好的實(shí)訓平臺，助其掌握全面系統的實(shí)驗方法和豐富多樣的實(shí)驗技能，以期走出校門(mén)，更好地服務(wù)社會(huì )。
參考文獻
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用稱(chēng)重法測量產(chǎn)后出血的臨床應用價(jià)值【3】
【摘要】目的:評價(jià)稱(chēng)重法測量產(chǎn)后出血量的臨床應用價(jià)值。
方法:前瞻性選擇單胎頭位足月陰道分娩孕婦,隨機分成稱(chēng)重組和目測組,每組100例，測量計算出血量，進(jìn)行統計分析。
結果:精測組及目測組產(chǎn)后2小時(shí)總出血量分別為411.4±214.0ml及173.2±110.2ml,兩組在統計學(xué)上有顯著(zhù)差異(p<0.01)。
精測組中70例行會(huì )陰側切術(shù)，產(chǎn)后2小時(shí)總出血量為449.1±219.1ml,其中會(huì )陰切開(kāi)術(shù)出血量為123.1±90.3ml，占27.4%。
結論:稱(chēng)重法測量是一種精確方便的測量產(chǎn)后出血量方法值得推廣。
【關(guān)鍵詞】稱(chēng)重法;目測法;產(chǎn)后出血量
產(chǎn)后出血是產(chǎn)科最嚴重的并發(fā)癥之一，它不但嚴重損害產(chǎn)婦的健康,也是產(chǎn)婦死亡的主要原因之一。
精確計算產(chǎn)后出血量對采取正確的治療措施有重要意義，為評價(jià)稱(chēng)重法在臨床中的運用價(jià)值，我院采用稱(chēng)重法測量會(huì )陰切開(kāi)至產(chǎn)后2小時(shí)各階段的出血量,并與目測法進(jìn)行比較，現報告如下。
1 材料與方法
1.1 研究對象:2007年3月至10月在本院住院的單胎頭位足月妊娠患者,無(wú)妊娠合并癥及并發(fā)癥，經(jīng)陰道自然分娩的產(chǎn)婦者前瞻性隨機分成精測組及目測組,每組100例,其中每組各含行會(huì )陰切開(kāi)術(shù)者70例。
兩組孕婦的一般資料及分娩經(jīng)過(guò)無(wú)統計學(xué)差異(p>0.05),見(jiàn)表1。
1.2 出血量計算方法
1.2.1 稱(chēng)重法組:由專(zhuān)人采用稱(chēng)重法測量出血量,再根據1987年全國產(chǎn)后出血防治協(xié)作組[1]制定的方法,將所得重量按血液比重1.05換算成毫升數。
具體方法如下:在會(huì )陰切開(kāi)或軟產(chǎn)道裂傷發(fā)生后,立即用紗布壓迫方法止血,直至會(huì )陰傷口縫合完畢,將所有使用了的紗布稱(chēng)重后減去紗布自重(3g/塊),所得重量為會(huì )陰切開(kāi)或軟產(chǎn)道裂傷的出血量。
當胎兒娩出,羊水流盡后,在產(chǎn)婦臀下置一次性防水墊一塊(重35g)至胎盤(pán)娩出后稱(chēng)重,增加的重量為第三產(chǎn)程出血量。
胎盤(pán)娩出后,在產(chǎn)婦臀下立即更換一次性防水墊一塊,至產(chǎn)后2小時(shí),加上縫合會(huì )陰傷口時(shí)陰道內填塞的紗布卷一根(自重約15g)稱(chēng)重,增加的重量為產(chǎn)后2小時(shí)子宮出血量。
以上三者之和為產(chǎn)后2小時(shí)總出血量。
1.2.3 目測組:在胎兒娩出羊水流盡后,將彎盤(pán)置于孕婦臀下收集血液至胎盤(pán)娩出,然后用量杯測量彎盤(pán)內的血量;污染敷料的血液用目測估計。
1.3 統計學(xué)分析：全部資料輸入計算機,用Microsoft-Excel的統計程序進(jìn)行分析。
記量資料采用t檢測。
2 結果
2.1 兩組孕婦產(chǎn)后2小時(shí)總出血量的比較：精測組及目測組產(chǎn)后2小時(shí)總出血量分別為411.4±214.0ml及173.2±110.2ml,組間有統計學(xué)差異(P<0.05)。
精測組產(chǎn)后2小時(shí)總出血量>400ml者50例,占50%，目測組為4例,占364%。
兩組均無(wú)一例發(fā)生休克，無(wú)一例需要輸血。
2.2 精測組各階段出血量分析:見(jiàn)表2。
3 討論
產(chǎn)后出血在世界范圍仍是孕產(chǎn)婦死亡的主要原因之一。
我國教科書(shū)[2]將產(chǎn)后出血定義為胎兒娩出后24小時(shí)內出血量超過(guò)500ml者;其中產(chǎn)后2小時(shí)內出血量約占產(chǎn)后24小時(shí)出血量的80.46%,而第三產(chǎn)程出血量占67.27%,是產(chǎn)后出血的重要組成部分。
由于產(chǎn)后2小時(shí)內失血量較易收集,1987年全國產(chǎn)后出血防治協(xié)作組曾建議產(chǎn)后2小時(shí)內總失血量>400ml也可以作為產(chǎn)后出血的診斷標準之一。
產(chǎn)后出血量的報道各家不一,全國產(chǎn)后出血防治協(xié)作組的統計產(chǎn)后24小時(shí)出血量為398.6-238.0ml之間，而Williams產(chǎn)科學(xué)[3]中出血量為546-650ml，其結果不同與搜集出血量的方法不同有關(guān)。
本研究中精測組由專(zhuān)人精確測量會(huì )陰切開(kāi)至產(chǎn)后2小時(shí)各階段出血量,并按血液比重1.05換算成毫升數,結果表明稱(chēng)重法測量產(chǎn)后2小時(shí)總出血約為目測法的2.4倍。
產(chǎn)后2
小時(shí)總出血量為411.4±214.0ml,明顯高于莊依亮[4]報告的218.8±212.9ml及1987年全國產(chǎn)后出血防治組報告的2978±212.9ml。
莊依亮及全國產(chǎn)后出血防治組的測量方法為容積法,稱(chēng)重法及面積法三者結合應用,而本研究應用一次性防水紙墊,并僅用稱(chēng)重法加以換算,誤差較小。
由于目測法對失血量的估計明顯低于實(shí)際出血量,當發(fā)生產(chǎn)后出血時(shí)可能因低估出血量而延誤搶救時(shí)機。
本文建議對有產(chǎn)后出血高危傾向的孕產(chǎn)婦使用一次性防水紙墊并通過(guò)稱(chēng)重法準確估計出血量[5],該方法簡(jiǎn)便易行,基層醫院也同樣可以實(shí)施。
本研究第三產(chǎn)程出血量為170.0±129.1ml,占產(chǎn)后2小時(shí)總出血量的 41.3%。
第三產(chǎn)程出血在產(chǎn)后出血中的重要地位已被充分認識。
在稱(chēng)重組中行會(huì )陰切開(kāi)術(shù)70例患者，其會(huì )陰切開(kāi)傷口出血量為123.1±90.3ml,占產(chǎn)后2小時(shí)總出血量的27.4%。
因此會(huì )陰切開(kāi)傷口出血量[6]在產(chǎn)后出血中也占有重要比例,正確掌握會(huì )陰切開(kāi)術(shù)的指征及作會(huì )陰切開(kāi)的手術(shù)時(shí)機,選擇合適大小的會(huì )陰切口,以及切開(kāi)后及時(shí)結扎明顯出血點(diǎn),壓迫止血等，對減少產(chǎn)后出血的發(fā)生具有重大意義。
參考文獻
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