[科普中国]-焦炭杨氏模量

焦炭杨氏模量1( Young's modulus of coke)是指对焦炭单向拉伸或压缩时，在弹性区域使焦炭产生单位应变量需施加的正应力。它是旅炭力学性质的一个重要指标。应变量也可用变形百分数表示。

简介焦炭杨氏模量( Young's modulus of coke)是指对焦炭单向拉伸或压缩时，在弹性区域使焦炭产生单位应变量需施加的正应力。它是旅炭力学性质的一个重要指标。应变量也可用变形百分数表示1。

杨氏模量可以统一表征焦炭二个层次的强度。根据焦炭杨氏模量可以估算焦炭在高炉内不同部位的热应力。通过试验还可以建立焦炭力学性质和焦炭结构参数间的关系。因此研究焦炭的杨氏模量对于深入掌握焦炭的性质是一项很有意义的工作，受到各国重视。

测量原理和方法测量原理和方法焦炭的杨氏模量的测定方法按测量时试样所处的状态分为静态测量和动态测量两类。可在室温下也可在高温下测定。静态测量的理论基础是弹性力学，即试样在弹性范围内服从胡克定律，故应力和应变之间呈线性关系，在应力和应变坐标上该直线的斜率即杨氏模量。动态测量的理论依据是通过测定试样的固有频率或测定超声波在试样中的传播速度，然后按有关公式计算出杨氏模量。静态法测定值一般比动态法测定值要小1。

静态测量在小型万能材料试验机上，将长41mm、宽9-11mm、厚3-5mm的矩形焦块试样置于两个支点上。在试样中部以一定速度加载，称为三点法，测定加载力和挠度1。

动态测量在高温下测量焦炭杨氏模最的方法有悬丝共振法和超声脉冲回波重合法1。

(1)悬丝共振法。

利用换能器将输入的音频信号转变成机械能，通过悬丝激发焦炭试样，当外加信号频率与焦样固有频率相同时，焦样即发生共振，这时的频率为共振频率。共振频率通过另一根悬丝传递到另一换能器并转变成电信号，经放大器放大后输入示波器，信号发生器发出的共振频率可由频率计测出。该频率即焦炭试样的固有频率。

(2)超声脉冲回波吸合法。

用切片机切得两个相对面互相平行的焦炭试样，置于夹具内。超声发生器发生的脉冲电磁波，经换能器转变成相应领率的超声脉冲波，送入焦样。一个脉冲波在焦样中传播时会产生多次反射，当回波衰减完后，再发射下一个脉冲波。回波通过压电换能器转换成电信号，并经放大输入示波器的轴，同时将音频振荡器的信号输入示波器的轴作为外触发同步信号。当扫描周期等于脉冲波在试样中往返一次所需时间时。在示波器上可看到多次回波重叠在一起，采用加亮电路后，可使只有两个反射波在示波器上显示。

本词条内容贡献者为:

石季英 - 副教授 - 天津大学