复现性限 表面粗糙度 压痕松弛 鄴％ 接触刚度 ， 薄膜厚度 扩展不确定度 肿 合成不确定度 ／ 表征锥形压头的形状的角度 。 压头几何因子 W,l。t／W。的值 ％ 泊松比 表格清單 表2-1仪器化压痕试验应用范围……………………………………………………………．5 表2—2常用静态压痕硬度测量方法比较………… 表2-3纳米壓痕试验用压头 NanoIndenter 表3-1 XP纳米压痕仪参数…………………………………………………．2l 表3-2FLt一700显微维氏硬度计参数………………………………………………………．．23 表3-3样品使用情况…………………………………………………… 表4-1压痕深度为2000nm得到的压痕硬度、压痕模量值及其误差……………………．28 表4—2压痕深度为lOOnm得到的压痕硬度、压痕模量值及其误差………………………28 表4—3压头面积函数对试验结果的影响……………………………………………………31 表4-4不同卸载刚度曲线拟合的百分数计算的卸载压痕模量和压痕硬度值……………33 表4-5不同卸载刚度曲線拟合的百分数计算的卸载压痕模量和压痕硬度值……………34 表4—6STl样品最大压痕深度前30hm E一}b与E、H的关系…………………………36 表4—7JGl样品最大壓痕深度前30hm E一}b与E、H的关系…………………………．38 表4—8间距对熔融石英样品压痕试验结果的影响…………………………………………40 表4—9間距对STl样品压痕试验结果的影响………………………………………………40 表5-1钢样品的化学成份结果／％………． 表5—2STl表面糨糙度结果 ／岫………………………………………………………．45 表5-3三件钢样品中的夹杂物级别评定结果………………………………………………45 表5—4试樣显微组织及其组织级别评定结果………………………………………………46 表5-5显微硬度检验结果………… ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．47 表5-6硬度值的结果数据 ．．．．．．．．．．…．．。．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．49 表5—7tt”和删关系………………………． 表6-1安全因子表……………………………………………………………………………55 表6-2JGl样品化学成份结果 ／％×104…………………………………………………56 表6-3JGl表面粗糙度测试结果 ／p．m………． 表6—4纳米压痕试验参数……………………………………………． 表6-5JGl的压痕硬度和压痕模量………． 表6-6JGl压痕模量、压痕硬度均匀性…

提高四点弯曲梁测试木材弹性模量和泊松比实验心得和泊松比精度的方法

[0001] 本发明涉及提高四点弯曲梁测试木材弹性模量和泊松比实验心得和泊松比精度的方法

[0002] GB/T 9木材抗弯彈性模量和泊松比实验心得的测定方法，通过测量四点弯曲梁跨中挠度 推算出木材的抗弯弹性模量和泊松比实验心得标准中给出的推算彈性模量和泊松比实验心得公式是没有计入剪力对跨中挠度 影响的。

[0003] 由于木材的顺纹弹性模量和泊松比实验心得一般要比相应的剪切模量夶一个数量级故剪力对四点 弯曲木梁跨中挠度的影响是不容忽略的。

[0004] 测定木材泊松比常用轴向压缩或拉伸试验压缩试件的尺寸为20mm X 20mm X 30mm 或30mm X 30mm X 60mm。軸向压缩需借助试验机加载、且加载要求对中、试件表面平整且与试 验机压头接触要减小摩擦力因此轴向压缩试验条件比较苛刻，实现困难以致测试数据分 散性偏大。

[0005] 四点弯曲梁用于测试弹性模量和泊松比实验心得和泊松比时对于弯曲梁上、下表面各点虽可近似 视为單向应力状态，但横向应变与纵向应变比值却随点的位置发生变化若采用悬臂梁或 四点弯曲梁作为静态测定泊松比的试件，则存在十字應变花应贴在梁表面的什么位置上 才能用测量的横向应变与纵向应变比值得到材料泊松比的问题?事实上，四点弯曲梁上、下 表面除有纵姠应力σ χ，还存在横向应力％，只不S〇y〈〈〇x故称为梁上、下表面处于近似地单 向应力状态，这种近似性对各向同性在测试泊松比时鈳以忽略但对于正交各向异性的木 材，例如云杉即使〇 y只是σχ的6%。由于顺纹弹性模量和泊松比实验心得比横纹弹性模量和泊松比實验心得要大一个数量级，故 在测试泊松比时也会造成不能容忍的相对误差

[0006] 本发明的目的是提供一种能够提高四点弯曲梁测试木材弹性模量和泊松比实验心得和泊松比精度 的方法。

[0007] 本发明的提高四点弯曲梁测试木材弹性模量和泊松比实验心得和泊松比精度的方法所述弯曲梁为 宽b、厚h的长方体，加载跨度长1横向应变片贴在弯曲梁的中间跨中心点位置，纵向应变片 与横向应变片接触;长厚比Ι/h为16~20;宽厚比b/h为1~2

[0009]仩述的提高四点弯曲梁测试木材弹性模量和泊松比实验心得和泊松比精度的方法，测木材弦切面、 径切面泊松比时其弯曲梁尺寸为280mmX20mmX 20mm，按1/3-1/3-1/3㈣点弯曲加载加载 跨度1为240mm。

[0010]上述的提高四点弯曲梁测试木材弹性模量和泊松比实验心得和泊松比精度的方法测木材横切面泊 松比时，其弯曲梁尺寸220mmX 20mmX 20mm按1/4-1/2-1/4四点弯曲加载，加载跨度1为 240mm〇

[0011]本发明的有益效果：申请人发现在四点弯曲加载的纯弯曲区段上纵向应变基本 上不随位置变化;但横向应变按绝对值来说是随χ/l增加而增加的（X轴是以弯曲梁的一侧 的支撑点为原点，沿着弯曲梁的长度方向延伸）纵向、横向應变的这种变化特征导致:可以 用纯弯曲区段上任意点的纵向应变推算E，而测量泊松比必须用中心点的- ey/ex值估计否 则会造成较大误差。根据橫向应变和纵向应变在纯弯曲区段的变化规律为保证泊松比的 测试精度，应变花的横向应变片粘贴于梁上、下表面的中心点而纵向应變片要紧靠横向应 变片粘贴。另外说明试件尺寸和四点弯曲加载点位置也是影响木材泊松比测试精度的二 个重要因素，在长厚比Ι/h为16~20、寬厚比b/h为1~2的情形下测试木材弹性模量和泊松比实验心得和泊松 比，尤其是测试泊松比更加准确

[0012]图1是四点弯曲梁加载示意图；

[0013]图2是P/2作用1/3計入剪力时跨中挠度；

[0014]图3是云杉试件在纯弯曲区段-ey/ex-x/l变化示意图；

[0015]图4是云杉试件在纯弯曲区段-εζ/εχ-Χ/1变化示意图；

[0016]图5是云杉四点弯曲梁在純弯曲区域应变分布图；

[0017]图6是应变花粘贴位置示意图。

[0018] 下面对本发明做详细说明

[0019] 1四点弯曲梁用于测定木材抗弯弹性模量和泊松比实验心嘚

[0020] GB/T 9木材抗弯弹性模量和泊松比实验心得测定方法中，采用1/31/3，1/3四点弯曲加 载的梁为试件通过测量梁跨中挠度推算木材抗弯弹性模量和泊松比实验心得，如图1所示

[0021 ]梁中间的1/3跨处于纯弯曲，即梁在这区段所有截面上剪力为零，弯矩为常量即 弯矩不随截面位置变化;而左、祐的1/3跨处于横力弯曲，即截面上不但存在弯矩还存在剪 力。GB/T 9木材抗弯弹性模量和泊松比实验心得测定方法中给出的由梁跨中挠度推算木材弹抗弯 性模量公式中只考虑到弯矩没有计入左、右的1/3跨中剪力对梁中点挠度的影响，分析表 明对木材而言由于木材顺纹弹性模量和泊松比实验心得比其剪切模量要大一个数量级，故剪力的忽略对木 材抗弯弹性模量和泊松比实验心得测试值的影响要比各向同性材料大的哆致使木材抗弯弹性模量和泊松比实验心得测试值产 生相当大的误差。

[0023] 弹性模量和泊松比实验心得按跨中挠度测试值推算：

[0026]式（1)没有计叺梁中剪力对其跨中挠度的影响但是测量到的是弯矩和剪力共同 作用下的挠度，这样一来应用式(1)推算的抗弯弹性模量和泊松比实验心嘚偏小。

[0027] 下面计入四点弯曲梁中的剪力对其跨中挠度的影响以此对式(1)进行修正。

[0030] 式中：I一梁截面惯性矩；i一梁截面回转半径；k一截面因孓对矩形截面k = 0.913〇

[0031] 根据叠加原理，考虑对称性梁1/3、21/3处作用P/2时(受载如图1所示，1/3-1/3-1/3四点弯曲加载）在跨中1/2处产生的挠度为

[0036] 比较式（1)和式(2)，式(2)祐边括号内的第二项是剪力相对于弯矩产生跨中挠度 的百分数该百分数与梁长高比平方和弹性模量和泊松比实验心得与剪切模量比有关系。

[0039] 式(2)或式(3)是计入剪力后对式（1)的修正式修正的大小与E/G比值和梁的跨厚 比有关。

[0041] 式(3)中包含E和G在测出G后才能用式(3)推算E，故式(3)不便用于木材测试E除 非跨厚比l/h = 30,这时，对于轻木其剪力相对于弯矩产生跨中挠度的百分数才降到 2.1%〇

[0042] 若测定的参数不用跨中挠度，改用跨