温度对40Cr钢弹性模量影响的实验研究

温度对40Cr钢弹性模量影响的实验研究 试验技术与试验机2005年第45卷第1,2期一23一 温度对40Cr钢弹性模量影响的实验研究 吉林大学交通学院刘轶群 吉林大学通信学院董冬 大庆石油学院工程训练中心胥德峰 摘要 本文报导了温度对40Cr钢 材料 关于××同志的政审材料调查表环保先进个人材料国家普通话测试材料农民专业合作社注销四查四问剖析材料 弹性模量影响的实验结果,方法是以应变电测量原 理和技 术测定40Cr钢在一30~C,+20~C,+60~C温度下的弹性模量以及温度(1?)对弹性 模量的影 实验方法也可响.结果对于传感器弹性体材料的开发和研制具有一定的参考价值, 用于其它 材料弹性模量的影响. 1引言 几乎所有的金属与合金的弹性模量都随 温度而变化,一般弹性模量随温度的变化 ^ /?t是负值,不同的材料,此值相差很大,l=J 对于同一种材料,机械加工与热处理不同时 此值也不完全相同.传感器弹性元件的弹性 模量随温度而变化会影响传感器的精度,因 此,对于高精度的传感器,要测量出其弹性元 件的弹性模量随温度的变化数值,以便设法 消除或计算出它对传感器精度的影响….鉴 于此,作者对温度对传感器弹性体材料40Cr 钢的弹性模量影响进行实验研究,方法是以 应变电测原理和技术,测定40Cr钢在零下 30?,零上20?,零上6o?时40Cr钢的弹性 模量,并测得到不同温度时40Cr钢的线膨胀 系数和电阻应变片灵敏系数,通过实验和理 论计算得出温度(1?)对弹性模量的影响. 本实验结果对于传感器弹性体的开发研制, 具有一定的参考价值,本实验方法也可用于 测量温度对其它材料弹性模量的影响. 2材料与方法 试验材料为40Cr钢,通过机械加工,加 工成直径为10mm,标距为50mm的圆柱形试 样,共5个.弹性模量测定采用应变测量方 法,在一30~C,60?内做升温试验,温度对弹 性模量的影响也采用应变电测技术进行测 量. ?,6o?下弹性模量与温度 3在一3o?,2o 对弹性模量影响的测定 在试样中间部位,粘贴标距为1×lnma 的胶基泊式电阻应变片,应变片灵敏系数为 2.10,阻值12012?0.1fl. 试验设备为CAS41000电子万能试验机, 试验机最大量程为100kN,载荷通过载荷传 感器传递.试验机带有一35?,300%环境 温控箱,可根据需要,在温控仪上设定使用温 度,温控仪可使温度保持恒定. 测试用仪器:YJ—xz型静态电阻应变仪. 试验温度条件:一30?,20?,6o?. 将试样装夹到试验机的上,下夹头上,升 温或降温,先后测定一30?,20?,6o?温度 场下,在弹性范围内,对试件施加轴向力.本 实验分三级加载,即由: 0,500N,500N,1000N,1000N,15000N AP为500N,取三项加载得出的应变均值. 由口=E?,可知: E=a/~(1) 一 24—2005年第45卷第1,2期试验技术与试验机 式中E_弹性模量 应力 ,_-应变 (1)式中的d,加载 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 确定后,试件截 面积已知,可计算出来.所以,只要在材料的 比例极限内测出应变e,就可以计算出弹性 模量E. 温度为一3O?工况下,已知试 测试实例, 样截面积为78.5r蚰2,载荷为500N,计算应 为d为0.o6369GPa,测得应变为0.0003414, 代人(1)式,计算出弹性模量为186.56GPa, 一 3o?,20?,60?,工况测得的40Cr钢弹性 模量均值见下表. 4oCr钢弹性模量均值测试结果表 一 3o?时弹性模量20?时弹性模量60?时弹性模量 (CPa)(CPa)(GPa) l86.56l82.4l79.15 在弹性范围内对试件加轴向力T,电阻 应变片测得轴向应变为e,试件材料的弹性 模量为…: E=詈=AE(2)e 式中A一试样的横截面积. 用符号S表示电阻应变片对载荷的灵敏 度,即 单 名单名单延期单出门单老板名单 位载荷下的电阻变化率,则: . A.....— l— l s=TR=警(3) 式中R_电阻 ?R一电阻改变量 K一电阻应变片灵敏系数 ,_-应变 T_温度 2)变换为{=1,并代人上式得: 将式( s=K(4) 对式(4)两边求导数: dSdI(dAdE 一一百 弹性模量的变化率为: 百一一5 上式中的誓是温度变化At时的数值. 温度变化1't2时,弹性模量的变化率为: 堂堂 E = K 一 A 一 S(6) 一?t?t?t 用增量形式表示为: 一 AA— AS EKAS,1,一 At一一L7 假如试件的线膨胀系数为/3,则?,: 2口,代人(7)式得: 一 AS .一 吉=一2/3一s(8)?t一 式中Ak/k/At可以由电阻应变片性能试 验求得,测试方法详见参考文献[2][3],按参 考文献[2][3]的方法测试后计算出: ~ AK/At :12.3×10—6/% 测量的步骤为:首先对试件加轴向力 P,根据应变片的灵敏系数K1和测量得到的 e.由(2)式求得Sl,然后加温?t,测得轴向 应变,2,根据温度t2下的K2由(2)式求得S2, 则AS=S2一Sl,将测得数据代人公式后计算 出AS/At=0.62×10/?.试件的线膨胀系 数,也同样采用应变电测技术测出.将测得 数据代人(6)式,计算出试件温度每变化I~C 时弹性模量变化率为一O.66×10一/?. 4结论 1.一3O?时40Cr钢弹性模量为 186.56GPa,20oC时弹性模量为182.41GPa, 6o?时弹性模量为179.15GPa. 2.一3O?一60~C40Cr钢弹性模量温度每 变化1?时弹性模量变化率为一0.66× 10一/?. (下转第43页) 试验技术与试验机2005年第45卷第1,2期一43一 取三种不同型号的槽钢,考察槽钢截面尺寸对试验机基频的影响. 尺寸(m) 型号基频(Hz) hbdt 28a280827.512.5l1.915 28b28o849.5l2.512.128 28c28o86l1.5l2.512.132 2.2.4考察槽钢长度对试验机基频的影响 第一组第二组第三组第四组第五组第六组第七组 长度(ram)607627647667687707727 基频(Hz)11.953l1.83ol1.895l1.915l1.793l1.68ll1.869 3结论 由以上几组表格 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 试验机的基频与试 验机主要结构参数的关系. 1.试验机立柱:立柱的直径是对试验机 的基频影响最大的结构参数,随着直径的增 大试验机的基频迅速增大;立柱长度和中心 距对试验机基频的影响不显着,但随着立柱 长度的增大试验机的基频小幅降低. 2.试验机下横梁:其长度对试验机的基 频没有显着的影响,并且无明显规律可寻,故 对试验机的固有频率来说属非关键尺寸.随 着下横梁的宽度和高度的增大,试验机的基 频逐渐增加. 3.试验机上横梁:其长度对试验机的基 频没有显着的影响,并且无明显规律可寻, 故对试验机的固有频率来说属非关键尺寸. 随着上横梁的宽度和高度的增大,试验机的 基频逐渐减小. 4.底座槽钢:随着槽钢的截面尺寸的增 加,试验机的基频有略微的增加;槽钢的长度 对基频无显着的影响,并且没有显着的规律 日J寻. 参考文献 l屈维德,唐恒龄.机械振动手册.机械工业出版社. 2张义民.机械振动力学.吉林科学技术出版社. 2OOO. 3李皓月,周田朋,刘相新.81fs工程计算应用教 程. 4王国强.实用工程数值模拟技术及其在A1fs上 的实现. 5沃德?海伦,斯蒂芬?拉门兹,波尔?萨斯.模态分析 理论与试验. 6李德军,项辉宇,王炽鸿,王东.22-25Y1~000型材料 试验机机身的静动态有限元分析.工程设计,1995.4. (上接第24页) 参考文献 l吴宗岱.陶宝棋编着.应变电测原理及技术.北京: 国防工业出版社,1982,651—655. 2四川省建筑科学研究所,成都科技大学,重庆建筑 工程学院编着.电阻应变测试技术.北京:中国建筑工业出 版社,1983,16—20. 3吉林工业大学农机系,第一机械工业部农业机械科 学研究编着.应变片电测技术.1978,53—58.