[发明专利]一种测试材料拉伸弹性模量的方法

摘要

本申请涉及一种测试材料拉伸弹性模量的方法，属于施加稳定的张立或压力测试固体材料的强度特性等物理或化学形状来测试或分析材料技术领域。对梁试件进行自由振动模态测试试验，根据构件的支座约束条件构造出相应的虚拟力向量，由梁的柔度矩阵和虚拟力向量相乘来计算获得虚拟纯弯曲状态下的位移参数，再由所得数据利用中心差分法计算虚拟纯弯曲段的曲率，根据虚拟纯弯曲段横截面的平衡条件列方程得出弹性模量。将本申请应用于各种支座约束条件和横截面类型以及服役已久的既有构件，具有操作简单、测试所需时间短、无破坏性、操作环境不受限制等优点。

主权项

1.一种测试材料拉伸弹性模量的方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)对梁构件进行自由振动模态测试试验，测试得到梁构件自由振动的低阶模态参数，即圆频率ω_j和振型φ_j，由所得数据计算得出梁构件的近似柔度矩阵Ω；(2)根据梁构件的支座约束条件构造出相应的虚拟力向量l_v，使得梁构件中某区段在虚拟力向量l_v的作用下处于两端作用有外力偶U的虚拟纯弯曲受力状态；(3)由梁构件的柔度矩阵和虚拟力向量相乘来计算获得虚拟纯弯曲状态下的位移参数d，再由所得数据d利用中心差分法计算虚拟纯弯曲段的曲率(4)根据虚拟纯弯曲段横截面的平衡条件列方程得出拉伸弹性模量E_t的计算公式，将相应数据代入计算可得到拉伸弹性模量E_t，拉伸弹性模量该公式的得出过程如下：对于虚拟纯弯曲段的任意一个横截面而言，该横截面上的轴力N为零，弯矩为M，即N＝∫_AσdA＝0，M＝∫_AyσdA，其中，y为横截面上一点到中性轴的距离，A为横截面面积，σ为横截面上的正应力，根据应力σ和应变ε的关系，横截面上受拉区和受压区的正应力分别为σ_t＝E_tε、σ_c＝E_cε，E_c是指材料的压缩弹性模量，而横截面上一点的应变ε与曲率的关系为联立上述各式，即得到拉伸弹性模量E_t的计算公式为其中，b和h为梁构件横截面的宽和高。