科创中国
一种杨氏模量测量方法
成果类型：: 发明专利
发布时间: 2022-10-24 20:06:23
科技成果产业化落地方案
方案提交机构：湖北省咸宁市| 余冬林 | 2022-10-25 17:43:46
目前，实验室测量杨氏模量的装置是拉伸法金属丝杨氏模量测量仪。该测量仪采用竖立式结构的测量架，用光杠杆来放大金属丝的微小形变量，再利用望远镜读出标尺的读数，从而测量出金属丝在受到外力作用下的微小伸长量。该测量仪在使用时，操作者需多次调整望远镜对准标尺，以便清晰地看到标尺的刻度，并需反复在望远镜和测量架之间分别操作，实验效率低、高效程度不高。本发明提供了一种杨氏模量测量方法，属于物理实验器具技术领域。将所述角度测量器置于所述横杆上，调节所述支撑杆一、支撑杆二的高度，直至角度测量器显示竖直方向角度为零；将所述待测金属丝的两端分别由所述卡紧夹头一、卡紧夹头二卡紧，注意给所述待测金属丝一初始张力，并旋转所述卡紧夹头的螺纹使所述待测金属丝紧绷成水平状态；先不放置所述砝码，将所述角度测量器放置在所述连杆上，调节所述微调升降台，直至所述角度传感器显示竖直方向角度为零；放置重力为G1的所述砝码，记录所述角度测量器的角度θ1，再放置重力为G2(G2>G1)的所述砝码，记录所述角度测量器的角度θ2；然后计算得出杨氏模量值。本发明具有效率高、精度高等优点。
本发明的目的可通过下列技术方案来实现：一种杨氏模量测量方法，其特征在于，测量装置包括支撑杆一、卡紧夹头一、横杆、卡紧夹头二、支撑杆二、微调升降台、角度测量器、连杆、砝码、挂钩和待测金属丝；
所述支撑杆一、横杆和支撑杆二三者相连形成本测量仪的支架；
所述卡紧夹头一和卡紧夹头二分别是螺纹转动设置在所述支撑杆一、支撑杆二上的卡紧件，中部具有所述待测金属丝的插孔，所述待测金属丝能够固定在该插孔内，通过旋转可调制待测金属丝的松紧度；
所述挂钩上端固定在所述待测金属丝的中部，所述挂钩下端可连接所述砝码；
所述微调升降台包括底座，升降板和滚轴，升降板上通过轴承转动连接有一丝杆，丝杆螺纹连接在底座上，底座与升降板之间设置有若干纵向的导向结构，使调节丝杆可微调升降板的纵向高度，所述升降台的纵向高度调节好后保持不变。
所述连杆的一端放置在所述微调升降台的滚轴上，在水平方向可自由滚动，所述连杆的另一端通过转轴连接在所述挂钩的中部，能跟随所述挂钩的下移而下移，从而测量出所述待测金属丝在受所述砝码重力作用时变化的角度。
进一步的，所述待测金属丝下端连接有一载台，所述砝码置于载台上。
目前实验室测量杨氏模量的装置是拉伸法金属丝杨氏模量测量仪。该测量仪采用竖立式结构的测量架，用光杠杆来放大金属丝的微小形变量，再利用望远镜读出标尺的读数，从而测量出金属丝在受到外力作用下的微小伸长量。该测量仪在使用时，操作者需多次调整望远镜对准标尺，以便清晰地看到标尺的刻度，并需反复在望远镜和测量架之间分别操作，实验效率低、高效程度不高。
该技术成果属于物理实验器具技术领域，具体为一种杨氏模量测量装置。该技术提供一种杨氏模量测量方法，可以精确地测量待测金属的微小伸长量，具有较好的应用前景。
该技术研发团队由湖北科技学院光电技术工程中心的2位教授、2位副教授、1位讲师和1位主管技师组成，其中5人为相关专业博士，具有较强的研究水平。在前期的研究工作中已经形成了分工合理、合作紧密的小型研究团队。研究队伍还建立了光电实验室，该实验室有大二大三学生20名，经常参加各类学科竞赛并获奖。
该项技术负责人为湖北科技学院王可畏副教授，华中科技大学博士。共发表学术论文、专利50余篇，其中第一作者发表SCI论文6篇，中文核心1篇、教研论文7篇，发表发明专利8项、实用新型17项。
该成果提出了一种杨氏模量高效测量仪，可以快速、精确地测量待测金属的微小伸长量。该成果研发成本为800元/台，如研制成功，产品售价预期2000元/台，投资小、产出高，项目周期短，具有良好的经济效益。
该研究团队掌握了项目的核心技术、拥有自主知识产权，可以与物理实验器具、教具仪器生产企业以技术合作方式开展合作，预计产品研制技术开发费用为5万元。
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