弹性模量检测方法一般分为静态法(主要是静荷重法)和动态法(主要是共振法)。
(2)静态法
静态法是在试样上施加一恒定的拉伸(或压缩)应力,测定其弹性变形量;或在试样上施加一恒定的弯曲应力,测定其弹性弯曲挠度,根据应力和应变计算弹性模量。静态法测量载荷大、加载速度慢并伴有弛豫过程,像耐火材料一类的脆性材料,应变量很小,弹性模量很大,使用静态法测出准确的应变量比较困难。为了测准应变量,往往需增大施加应力,虽然应力未超过试样的弹性比例极限,但由于它的结构是多相组成,内部的不均一性,容易引起应力集中,导致局部弹性疲劳或超过弹性极限,甚至局部破坏,致使得到的结果有波动。
静态法属于对试样具有破坏性质的一种方法,不具有重复测试的机会。
静态法测试材料的弹性模量虽有不少缺陷,但它作为一种手段仍然得到应用。因此,我们拟将在《高温应力应变测试仪的研究》中,对其技术进行研究。
总之,诸多因素使得国外更多的采用动态法测试材料的弹性模量,而目前国内标准亦推荐采用动态法。
(3)动态法及其优点
动态法是指利用很小的外力使试样振动,通过测试试样的基频求得弹性模量,或者通过测试超声波或声波在试样中的传播速度计算得出材料弹性模量。
采用动态法,则施加于试样上是作周期性变化的非常小的应力,也无需测量应变量,就消除了静态法存在的问题。此时试样内产生的应力值仅有1´10-3N/mm2(0.001Mpa)左右,在应力-应变曲线上相当于应力接近零时测定的弹性模量。而且测定后试样完整无损,在同一根试样上,不但可以反复进行测定,而且可以进行不同条件下的测定,如在常温和高温下测定,使得测试工作大大简便,测定误差减小,因此动态法测试弹性模量迅速简便,所测试的试样大小和重量范围较宽,且重复性较好。因此对于力学性能波动较大的脆性材料,反复多次的无损力学检测显得重要而有意义。
动态法属于不破坏试样结构和性能的一种无损检测方法,试样可重复测试。
另外,动态法还可测试材料的杨氏模量、剪切模量和泊松比;对材料抗折强度的间接评价;是材料抗热震性的主要参数之一,快速判断材料的热震性(国外已有多有报导)等。
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