ひずみゲージでの弾性率測定(ナイロン)

質問

ナイロンの弾性率をひずみゲージを用いて測定したいと考えているのですが用いるべき公式などがよくわからず困っています。実験環境はナイロンの片持ち梁で、ひずみゲージを１つ付けて、５０～２５０ｇのおもりをのせて測定しようとしています。動ひずみ計とブリッジ回路は準備してあります。詳しい方助言お願いします。

回答No.2

noname#230359

>実測ひずみと真ひずみの求め方
参考URLのデータを例に説明します。この例では２ゲージ法すなわち梁の表と裏に歪ゲージを貼ってブリッジを組んでいます。この結果、歪は２倍で出力されます。
荷重1.96N（２００gf）の測定値をみると実測歪が3.5E-05stで真歪が1.66E-05stとなっています。
これはキャリブレーションを1.00E-03stを２ｖに設定し、出力電圧が0.07ｖ得られ、ゲージファクターが2.11ですから、次のように計算します。
実測歪＝1.00Ｅ－３st／２ｖ＊0.07ｖ＝3.5E-05st
真歪＝3.5E-05st＊２／2.11＝1.66E-5st
ここで言う真歪は測定器で測定した値を２ゲージ法、ゲージファクターで補正した値です。（いわゆる真値（正しい値）ではありません）
測定値からヤング率の計算結果は22.7％大きくなっているが
ゲージのベース厚の影響、実験装置上の問題（荷重が大きくなると、歪が小さくなっている）、材料のバラつきも考えられる。
いずれにしても、弾性率を精度良く測定するには根気のいる作業になると思います。
出力電圧をオッシログラフで読んだようですが、デジタル電圧計で測定した方が精度的に良いと思います。
その他、ゲージファクター、参考URLの応力と歪に関するキーワードは十分理解しておく必要があります。

お礼

非常にわかりやすく教えていただいてありがとうございます！
弾性率もおおよそ求めることができとても満足です。
また何かありましたらご教授お願いします。

回答No.1

noname#230359

片持ち梁の荷重点と歪ゲージを貼り付け点までの距離をｘ、荷重：ｗ、モーメント：M、梁の幅：ｂ、梁の厚さ：ｈ、Z=ｂｈ＾２／６、σ：応力とすると
M=Wx,σ=M/Zより弾性率Eは次式で算出できます。
E=６ｗｘ／（εｂｈ＾２）
ただし、ε＝歪です。
動歪計ではゲージ率が２となっていますので、測定された歪εに２／gｆ（ゲージ率）を掛けて補正して下さい。
梁の厚さ薄いと、歪ゲージのベース厚さが影響して、多分大きめに測定されると思います。出来たら梁の厚さを変えて測定してみてはと思います。
片持ち梁の測定についてはURLを参考にして下さい。

参考URL：

http://www.cc.u-ryukyu.ac.jp/~tshikana/EXP1/hizumi.html

補足

早速の回答ありがとうございます。
公式については理解したのですが、動ひずみ計により出た出力電圧をオシロスコープで調べたのですが、そのあとの実測ひずみと真ひずみの求め方がわからず手詰まりになってしまいました。よろしければその辺りも教えていただきたいです。