图示一板状试样,表面贴上纵向和横向电阻应变片来 测定试样的应变。已知b=4mm,h=30mm,每增加ΔF=3kN的拉力,测得试样的纵向应变ε=120×10-6,横向应变ε/=-38×10-6。试求材料的弹性模量E和泊松比ν。 h-|||-电阻应变片-|||-IF
图示一板状试样,表面贴上纵向和横向电阻应变片来 测定试样的应变。已知b=4mm,h=30mm,每增加ΔF=3kN的拉力,测得试样的纵向应变ε=120×10-6,横向应变ε/=-38×10-6。试求材料的弹性模量E和泊松比ν。 
题目解答
答案
解析
考查要点:本题主要考查材料力学中的弹性模量和泊松比的计算,涉及应力、应变的基本概念及公式应用。
解题核心思路:
- 计算应力:利用拉力和试样截面积求出应力,注意单位统一。
- 弹性模量:通过应力与纵向应变的关系公式直接求解。
- 泊松比:根据横向应变与纵向应变的绝对值比值计算。
破题关键点:
- 单位转换:确保应力计算时单位统一为帕斯卡或兆帕。
- 泊松比定义:明确泊松比为横向应变与纵向应变绝对值的比值,结果取正值。
1. 计算应力 $\sigma$
试样截面积 $A = b \cdot h = 4 \, \text{mm} \times 30 \, \text{mm} = 120 \, \text{mm}^2$,拉力 $F = 3 \, \text{kN} = 3000 \, \text{N}$,则应力为:
$\sigma = \frac{F}{A} = \frac{3000 \, \text{N}}{120 \, \text{mm}^2} = 25 \, \text{MPa}$
2. 计算弹性模量 $E$
根据公式 $E = \frac{\sigma}{\varepsilon}$,代入 $\sigma = 25 \, \text{MPa}$ 和 $\varepsilon = 120 \times 10^{-6}$:
$E = \frac{25 \times 10^6 \, \text{Pa}}{120 \times 10^{-6}} = \frac{25}{120} \times 10^{12} \, \text{Pa} \approx 208 \, \text{GPa}$
3. 计算泊松比 $\nu$
泊松比定义为横向应变与纵向应变绝对值的比值:
$\nu = \left| \frac{\varepsilon'}{\varepsilon} \right| = \left| \frac{-38 \times 10^{-6}}{120 \times 10^{-6}} \right| = \frac{38}{120} \approx 0.317$