视频引伸计助力测量材料弹性模量与泊松比，配合应用万能试验机！

在材料力学性能测试中，弹性模量和泊松比是两个至关重要的参数，直接影响工程结构的设计与安全评估。然而，传统接触式测量方法（如机械引伸计）在测试薄片、弹性材料或及端环境下的样品时，往往因设备自重、摩擦干扰等因素导致数据偏差。科准测控小编发现，视频引伸计凭借非接触、全动态同步测量等优势，正逐步成为弹性模量与泊松比测试的新标准。本文将深入解析这两大参数的物理意义，并揭示视频引伸计如何实现高精度、多维度的应变测量。

一、泊松比：材料变形的关键参数

1、泊松比的定义

在日常生活中，我们经常会看到一些材料在受力时的变形现象。比如拉面，当我们用手拉伸面条时，面条的长度会增加，而宽度则会相应地变细。这种现象在材料力学中被称为泊松效应。泊松比正是用来描述这种效应的一个重要参数。它表示材料在受拉伸或压缩载荷时，横向应变与纵向应变之间的比值。具体来说，当杆件在轴向受到拉伸或压缩载荷，且应力不超过比例极xian时，横向应变ε′与轴向应变ε之比是一个常数，用公式表示为μ=-ε′/ε。其中，μ就是泊松比。当杆件轴向伸长时，横向会缩小；而轴向缩短时，横向则会增大，因此ε′和ε的正负号总是相反的，所以有ε′=-με。

泊松比是材料的固有属性，对于某种旨定的材料，其泊松比是一个定值。这一概念最早由法国力学家西莫恩·德尼·泊松于1829年在其发表的《弹性体平衡和运动研究报告》中提出。泊松比的提出，为研究材料在受力时的变形规律提供了重要的理论基础。

2、泊松比的应用

泊松比在材料力学中具有广泛的应用。对于各向同性材料，即在各个方向上力学性能相同的材料，只需要一组弹性模量和泊松比，就可以完整地描述材料的变形特性。而对于正交各向异性材料，即在不同方向上力学性能不同的材料，则需要在三个方向上分别定义一组弹性模量和泊松比，才能完整地描述其变形行为。

在实际工程中，要表征材料在承受小的拉伸或压缩载荷下的变形，只需要了解材料在拉压方向和垂直于拉压方向的变形规律。拉压方向的变形规律可以用弹性模量来描述，而垂直于拉压方向的变形规律则可以用泊松比来描述。通过这两个参数，我们可以全面地掌握材料在受力时的变形状态，从而为结构设计和材料选择提供重要的依据。

二、弹性模量：衡量材料刚度的重要指标

1、什么是弹性模量

弹性模量是材料力学中的另一个重要概念。1807年，英国科学家杨（Thomas Young）在研究剪形变时，提出了弹性模量的定义。弹性模量也被称为杨氏模量，以纪念杨的贡献。一般来说，当对弹性体施加一个外界作用，即应力时，弹性体会发生形状的改变，即应变。弹性模量的定义就是应力与应变的比值。它反映了材料在受力时产生弹性变形的难易程度。弹性模量的值越大，说明材料越难发生弹性变形，即材料的刚度越大。换句话说，在相同的应力作用下，弹性模量大的材料发生的弹性变形较小。

2、泊松比与弹性模量的关系

在材料的弹性变形阶段，泊松比μ是一个常数。对于各向同性材料，其三个常数——弹性模量E、剪切模量G和泊松比μ中，只有两个是独立的。它们之间的关系可以通过公式G=E/[2(1+μ)]来表示。这意味着，只要知道其中的两个参数，就可以计算出第三个参数。在实际应用中，材料的泊松比通常通过试验方法来测定，而弹性模量和剪切模量则可以通过理论计算或实验测量得到。通过这些参数之间的关系，我们可以更全面地了解材料的力学性能，为工程设计提供更准确的数据支持。

三、视频引伸计：弹性模量与泊松比测量的革命性工具

1、传统测量方法的局限性

在传统的弹性模量和泊松比测量中，通常依赖于引伸计或宽度规等接触式测量设备。然而，这些传统方法存在一些明显的局限性。例如，对于轻薄材料，引伸计的自重可能会对试样产生额外的应力，从而影响测量结果的准确性。此外，接触式测量设备在测量过程中可能会与试样发生摩擦或干扰，导致测量误差。而且，传统测量方法通常只能测量试样的纵向应变，无法同时测量横向应变，这使得泊松比的测量变得复杂且不够精确。

2、视频引伸计的优势

与传统测量方法相比，视频引伸计具有显著的优势。以视频引伸计为例，它采用非接触式测量方法，通过摄像头和试验软件的全动态同步，可以实现对试样的精确测量。这种非接触式测量方式避免了应变片、夹持引伸计等接触式手段对测量的额外影响，从而提高了测量的准确性和可靠性。同时，视频引伸计可以同时测量试样的纵向应变和横向应变，能够实时得到并展现试件的纵向和横向应变曲线，为泊松比的计算提供了直接的数据支持。

此外，视频引伸计还具有全流程跟踪的特点。在测试过程中，不需要停机，即使试样发生断裂，也不会损坏测量装置，这大大提高了测试的效率和安全性。用户还可以选择保留原始照片和视频，方便对测试过程进行追溯和分析。而且，视频引伸计的适用范围非常广泛，它可以适应大变形、微小变形、高低温等特殊实验条件，对材料的种类和尺寸几乎没有限制，无论是常规材料还是特殊尺寸、材质的试件，都可以进行精确的应变测量。其应变测量范围从0.002%到大于1000%，标距也可以根据需要从几毫米到数百毫米任意设定，这为不同类型的材料测试提供了极大的便利。

四、与万能材料试验机的wan美结合

视频引伸计与万能材料试验机的结合使用，可以充分发挥两者的优势，实现对材料力学性能的全面测试。万能材料试验机是一种广泛应用于材料力学性能测试的设备，它可以对材料施加各种类型的载荷，如拉伸、压缩、弯曲等，并测量相应的力和位移数据。通过与视频引伸计的配合，万能材料试验机不仅可以测量材料的应力-应变曲线，还可以同时测量材料的弹性模量和泊松比。

在测试过程中，万能材料试验机对试样施加载荷，同时视频引伸计实时测量试样的纵向和横向应变。通过试验软件的分析和计算，可以得到试样的应力-应变曲线、弹性模量、泊松比等重要参数。这种结合使用的方式，不仅提高了测试的效率和准确性，还为材料力学性能的研究提供了更丰富的数据支持。

例如，在对一种新型复合材料进行力学性能测试时，可以将试样安装在万能材料试验机上，并使用视频引伸计进行应变测量。在测试过程中，万能材料试验机按照设定的加载程序对试样施加拉伸载荷，同时视频引伸计实时测量试样的纵向和横向应变。通过试验软件的分析，可以得到试样的应力-应变曲线，从而计算出材料的弹性模量和泊松比。这种测试方法不仅可以准确地测量材料的力学性能参数，还可以观察材料在受力过程中的变形行为，为新材料的研发和应用提供重要的参考依据。

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