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고체역학실험-경도시험

2012-1 고체역학실험고체역학실험경도시험소 속Group학 년학 번성 명제출일ABCDF1. 경도시험 목적물체의 경도는 공업재료에 있어서 중요한 기계적 성질 중의 하나이다. 그러나 경도의 의미를 정확하게 정의하기는 상당히 어려운 일이며 그 정의도 여러 가지가 있어 확정된 것은 없다.경도시험은 인장시험과 더불어 기계적 시험법에서 가장 널리 사용되는 것으로써 주로 금속 재료에 많이 이용되며, 경도란 상대적인 것이므로 경도시험에서는 물체저항의 대소, 변형의 종류, 표준물체의 종류, 저항의 측정 방식 등에 따라 여러 가지 시험법이 있으며, 이를 시험방법에 따라 분류 할 수 있다.2. 실험 이론 및 개요2.1 경도시험의 종류2.1.1 압입 경도시험정적하중을 볼, 원추, 피라미드, 쐐기 등을 통해서 재료에 작용시키게 되며, 압입체가 만든 면적, 표면적 깊이 또는 체적 등이 측정되고, 지시된 하중이나 압입자국으로부터 경도치가 계산되다. 이 방식을 이용하는 것으로는 ①브리넬 경도계, ②로크웰 경도계, ③비커스 경도계 가 있다.2.2.2 반발시험다이아몬드의 첨단을 갖는 낙하하중을 지정된 높이에서 시험하고자 하는 표면에 낙하시켜 높이로 경도를 측정하는 방식 ex) 쇼어 경도계(Shore hardness tester)2.2.3 진자시험보석 또는 강철 볼이 Herbert pendulum과 같은 장치에 있는 물체에 고정되어 있다. 이 물체를 시험하려는 시험편 위에서 밸런스가 되며, 진동하는 pendulum의 진폭으로 또는 10회 진동하는데 대한 진동시간을 기준으로 하여 경도를 측정하는 방식이며 이를 이용한 것이 Herbert pendulum hardness tester이다.2.2.4 극기 시험시험편 위에 다이아몬드 또는 다른 굳은 재질을 가지고 긋기 흔적을 만들어 그 재질의 하중을 긋기 흔적으로 폭으로 나눈 값으로 경도를 표시하며 마르텐 긋기 경도 시험계가 이에 속한다.그림 2.2.12.2 로크웰 경도계a - 압입자 ‘다이아몬드 콘 or 볼’b - anvil로써 테이블위에 고정한다.c - 테이블과 승강나사용 커버d - 다이얼 지침e - 테이블 나사 핸들f - 다이얼 회전용 링g - 하중 작동 레버R - 하중 복귀용 레버W - 하중M - Zero Minder로크웰 경도계는 시험편이 얇고, 작은 것도 시험할 수 있어 편리하며, 열처리 등으로 굳어진 표면에는 다이아몬드 콘을 사용하며 연한재료에는 1/16″의 강철 볼을 사용하므로 광범위한 재료에 사용할 수 있으며 경도치가 직접 다이얼 지침에 지시되므로 편리하다.로크웰 경도계는 초하중을 작용시키고, 여기에 시험하중을 가한 후 초하중과 시험하중으로 생신 자국의 깊이 차를 측정하여 경도치를 표시한다.2.3 비커즈 경도계그림 2.3.1그림 2.3.2(a) 그림 2.3.2(b)그림 2.3.2(c)비커스 경도기는 하중을 가하는 캠 장치와 압입 자국을 측정하는 현미경 부분으로 되었다.시험기를 이용하여 시편에 그림 2.3.2와 같은 쪽지가 136인 사각뿔형태의 다이아몬드 압입자를 시험편에 시험하중으로 압입하고 시험하중의 제거 후에 남아 있는 표면 압입 자국의 대각선 길이d _{1},d _{2}를 측정하여 비커즈 경도(HV)를 다음 식으로 구한다.HV`=` {0.1891F} over {d ^{2}} ```(N/mm ^{2} )(HV : 비커즈 경도, F : 하중 , d : 압입자국의 대각선 길이d _{1},d _{2})3. 실험 방법3.1 로크웰 경도계① 시험편을 준비하고 표면을 고르게 만들기 위해 사포로 표면을 연마한다.② 시험편을 테이블에 올려놓고 다이어 지침의 작은 침과 큰 침이 12시 위치에 갈 때까지 돌려준다. 이렇게 함으로써 초하중을 걸어준 것이 된다.③ 시험하중을 걸어주고 얼마의 시간이 흐른 후 시험하중을 제거한다.④ 다이어 지침에 표시되어 있는 경도 값을 읽는다.* 시험편상의 자국들 간의 거리는 적어도 4d 이상, 시험편의 원주에서 안쪽으로 2d 이상 되는 부분에서 시험하도록 한다.3.2.1 비커스 경도계① 시험편을 준비하고 표면을 고르게 만들기 위해 사포로 표면을 연마한다.② 시료조명용 램프를 켜고 시료대의 위에 시험편을 놓는다.③ 시료대의 상하핸들과 미동조정나사를 졸려 현미경의 초점을 맞춘다.④ 현미경을 돌려 입자가 측정위치에 오도록 한다.⑤ 시험 하중을 가한다.⑥ 마이크로미터로 압흔의 두 방향 대각선 길이를 측정하고 이들의 평균값을 구해 경도결과를 구한다.* 하중을 가한 후 시료대의 상하핸들과 미동조정나사를 돌리거나, 시험편을 이동 시키지 않는다.3.2.2 비커스 현미경 측정법① 화면에 나타나 바를 모두 외쪽으로 이동 시킨다. (0점 맞추기)② 외쪽 바부터 움직여서 압입자국의 외쪽부분부터 맞춘다.③ 오른쪽 바를 움직여서 압입자국의 오른쪽을 맞춘다.④ 수치 값을 읽는다.4. 결과 및 분석4.1 로크웰 경도시험 결과- 스케일 : B, 압입자 : 강구 1/16″, 초하중 : 10kg _{f}, 시험하중 : 100kg _{f}표 4.1.1실험1실험2실험3평균 값황동62.0061.0060.5061.17탄소강102.50103.00101.50102.334.2 비커스 경도시험 결과4.2.1 황동 실험 결과표 4.2.1시험 하중(kg _{f})대각선 길이(mm)결과(HV)d _{1}d _{2}실험 1100.4180.408108.00실험 2100.4400.44299.864.2.2 탄소강 실험 결과표 4.2.2시험 하중(kg _{f})대각선 길이(mm)결과(HV)d _{1}d _{2}실험 1200.3560.394263.80실험 2200.3820.375258.984.2 황동과 탄소강 결과 비교표 4.2.3 로크웰, 비커스 경도 환산표비커스 경도Hv로크웰 경도v HRBB스케일 하중100㎏f 1/16"볼……272102.5266101.5……11062.310056.2……탄소강의 로크웰 경도 값(HRB)을 비커스 경도 값(HV)으로 환산하여 비교하면 다음과 같다.f(x)=f(x _{0} )+ {f(x _{1} )-f(x _{0} )} over {x _{1} -x _{0}} (x-x _{0} )````````````````````````````````수식`4.2.1##황동=100+ {110-100} over {62.3-56.2} (61.17-56.2)`=`108.15#탄소강`=266+ {272-266} over {102.5-101.5} (102.33-101.5)=`270.98그림 4.2.1황동의 로크웰 경도 값을 보간법으로 구해보면 108.15HV로 비커스 시험 값의 평균 103.93과 비슷한 값으로 나왔으며 실험1과는 0.15오차로 거의 일치하는 것을 볼 수 있다. 이로 미루어보아 비커스 황동 시험2에서 심한 오차가 발생 하였다. 그리고 탄소강의 로크웰 경도 값을 보간법으로 구해보면 270.98HV로 비커스 시험1,2 모두 어느 정도의 초차가 방생 하였다. 오차 원인으로는 아래 5.2에 나타내었다.5. 토의5.1 토의실험 자체는 어렵지 않았다. 오히려 단순하였으며 실험 중 위험한 요소도 없었다. 다만 실험 기기를 다루는데 약간의 실수가 있었다. 실수는 비커스 경도계를 사용하여 실험을 할 때 하중을 가하고 시편을 움직이지 않고 현미경핸들을 돌려 압흔 자국을 찾는 것인데, 시편을 움직여 다시 실험을 하는 일이 벌어졌었다.

공학/기술| 2014.12.31| 5페이지| 1,000원| 조회(134)

경도시험, 경도, 로크웰, 로크웰 경도

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충격시험

2012-1 고체역학실험고체역학실험충격시험소 속Group학 년학 번성 명제출일ABCDF1. 충격시험의 목적재료의 충격력에 대한 저항, 측 시험편을 충격적으로 파단 할 때 충격으로 인한 흡수에너지의 크기를 구하여 재료의 인성과 취성의 정도를 판정하는 시험이다.2. 실험 이론 및 개요충격시험은 하중이 작용하는 방식에 따라 인장시험, 충격압축시험, 충격 비틀림 시험 등으로 구분하며 공업적으로 시험하는 것은 주로 노치가 되어있는 시험편을 사용하는 충격 굽힘 시험으로 가장 광범위하게 사용하며 이는 샤르피 충격시험법과 아이조드 충격시험법을 말한다.2-1. 샤르피 충격시험샤르피 충격시험은 일반적으로 널리 사용되는 충격시험방법으로 시편을 40mm 간격으로 시편지지대 위에 올려놓고 노치의 배면을 해머로 충격하여 시편이 파괴될 때 흡수하는 에너지를 구하는 시험이다. 샤르피 충격시험기의 원리는 그림 1과 같이 무게 W를 가진 길이 R의 펜듈럼형 해머가 회전축 p를 중심으로 회전 낙하할 때의 운동에너지로 시편을 파단 시킨다. 이때 해머가 처음에 위치하고 있던 각도를alpha 와 시편을 파단한 후에 해머의 각beta 에 의해 시편의 흡수한 에너지를 구한다.E`=`W(h _{1} -h _{2} )`=`WR(cos beta -cos alpha )(식 2-1)그림 2-1 샤르피 충격시험원리W : 해머의 중량R : 회전축 중심으로부터 타격점까지의 거리alpha : 초기 높이에 위치하고 있는 해머의 각도beta : 시편을 파단한 후에 해머가 올라간 각도시험편은 중심축의 직하의 지지대 위에 정치하고 그림 2-2에서와 같이 그 중앙을 해머가 치도록 하여 고속으로 굽힘 파단 시킨다. 해머는 시험편을 파단 시키는 에너지를 잃어도 남은 에너지에 의해 반대 측으로 들어 올려 지며, 이때 눈금판의 바늘을 회전시켜 해머의 움직임 각을 눈금으로 읽을 수 있도록 되어 있다.그림 2-2 해머 시험편 및 시험편의 위치2-2. 아이조드 충격시험아이조드 충격시험기는 그림 2-3과 같으며, 노치시험편의 한쪽 끝을 시편지지대에 수직방향으로 고정시키고 노치가 있는 면의위쪽을 22mm되는 위치를 진자형 해머로 타격하고 파단에 요하는 에너지를 축정하여 재료의 인성과 취성을 측정한다. 시편과 충격 날의 모양, 시편을 지지대에 고정시키는 방법을 제외한 나머지는 샤르피시험기에서와 같다. 시험편을 그림 2-4에서처럼 한쪽만 강고하게 지지하며, 형상치수가 약간 다르고, 시험기의 용량은 대개 16.6kg _{f} BULLET m이다.그림 2-3 아이조드 충격시험기 그림 2-4 아이조드 충격시험기의 시험편과 해머실험 전 해머의 높이를h _{1}, 실험후의 해머의 높이를h _{2}라고 하고 해머의 무게를 W라고 할 때, 실험 전 위치 에너지 Wh _{1}은 실험 후 위치 에너지 Wh _{2}와 재료 파단 및 공기 저항(E _{out}) 등 소모된 에너지의 합이다. 이를 식 2-2와 같이 나타 낼 수 있다.Wh _{1} `=`Wh _{2} -E _{out}(식 2-2)3. 아이조드 충격시험 방법① 시험 장치를 견고한 기초위에 수평으로 설치한다.② 시험하기 전 해머가 수직으로 놓여 있을 때 0점을 정확히 지시하고 있는가를 확인한다.③ 해머를 들어 올려 고정하고 16.6kg _{f} BULLET m를 가리키는지 확인한다.(h _{1} : 0.6m)④ 재료를 설치하지 않은 상태에서 해머를 떨어뜨려 공기저항등과 같은 에너지 소모량을 측정한다.⑤ 이번엔 재료를 설치하고 해머를 떨어뜨려 재료의 파단 에너지 소모량을 측정한다.⑥ 식 2-2를 통해 해머가 재료를 파단 한 후 지상으로부터 얼마나 올라갔는지 높이h _{2}를 구할 수 이따.4. 아이조드 충격시험 결과 및 분석- 초기 조건 -① 해머를 초기 위치에 놓았을 때의 위치 에너지 :U _{1} `=`16.6`kg _{f} BULLET m② 해머를 초기 위치에 놓았을 대의 높이 : 0.6m③ 시편을 설치하지 않고 해머를 떨어뜨렸을 때 눈금이 0.3kg _{f} BULLET m만큼 이동 하였다. 이 값은 해머가 떨어 질 때 공기의 저항 등 과 같은 저항으로 소모된 에너지의 양이다.초기 조건 ①, ②로부터 식 4-1을 사용하여 해머의 무게(m)를 구할 수 있다.U`=`mgh _{1} ``[kg _{f} BULLET m] (식 4-1)해머의 무게구하면m`=` {U} over {gh _{1}} `=` {16.6} over {9.81*0.6} `=`2.82kg과 같이 나온다.-시편을 설치하고 나서 해머를 떨어 드렸을 때-그림 4-2 실험 직후의 재료 그림 4-1 실험 후 가리키는 눈금 실험 후 눈금이 가리키는 값은E _{out} `=`11.8`kg _{f} BULLET m이었다. (그림 4-1)처음 위치 에너지(U _{1})에서 재료를 파단 하는데 사용된 에너지와 공기저항등과 같은 이유로 소모된 에너지의 합(E _{out})를 빼면 남은 위치 에너지(U _{2})가 된다.남은 위치 에너지(U _{2}) :U _{2} `=`U _{1} -`E _{out} `=`16.6`-`11.8`=`4.8`[kg _{f} BULLET m]그리고 소모된 에너지 합(E _{out})에서 공기저항으로 소모된 에너지(E _{air})를 빼면 재료를 파단 하는데 사용된 에너지(E)가 남게 된다.재료를 파단 하는데 사용된 에너지(E) :E _{out} `-`E _{air} `=`4.8`-`0.3`=`4.5`[kg _{f} BULLET m]재료를 파단 하는데 사용되고 남은 에너지(U _{2})를 이용 하여 실험 후 해머가 얼마나 올라갔는지 올라간 높이(h _{2})를 구할 수 이따.실험 후 올라간 해머의 높이 :h _{2} `=` {U _{2}} over {mg} `=` {4.5} over {2.82`*`9.81} `=`0.1627`[m]5. 토의① 오차원인- 시험편의 형상의 오차로 인해 오차가 생길 수 있다.- 온도에 의해 오차가 발생 할 수 있다.- 재료를 만드는 중 금속재료를 응고할 때 합금원소나 불순물이 석일 수 있다.

공학/기술| 2014.12.31| 5페이지| 1,000원| 조회(401)

충격시험, 고체역학실험, 충격시험의 목적

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좌굴 시험 - 레포트

2012-1 고체역학실험고체역학실험좌굴시험소 속Group학 년학 번성 명제출일ABCDF1. 좌굴 실험의 목적구조물의 기계의 경우, 재료 또는 하중의 종류에 따라서 여러 가지 형태로 변형 된다. 따라서 구조물의 설계자는 이들 부재의 최대 응력과 최대 처짐이 견딜 만한 한도 내에 들도록 부재를 설계함으로서 이러한 파괴를 피하도록 한다. 그러므로 부재의 강도와 강성 도는 설계상 중요한 기준이 되나. 좌굴 실험은 얇은 자에 축 하중을 가함으로써 쉽게 수행할 수 있다. 하중이 압축부재의 입계하중에 도달할 대까지 부가되면 부재는 순간적으로 횡방향의 처짐을 유발하게 된다. 축 방향 변형해석에서는 압축하중이 작용될지라도 부재는 직선 상태를 유지하면선 축방향의 변형을 초래하며, 단지 부재의 길이만 단축되는 것으로 가정했었다. 그러나 자를 이용한 죄굴 실험에서 알 수 있는 바와 같이, 축 방향의 압축하중이 어떤 값에 이르게 되면 자가 직선 상태를 유지하지 못하고, 보의 굽힘과 같이, 갑자기 횡방향의 처짐을 일으키게 된다.다양한 재료 조건과 각기 다른 지지 건으로 실험하여 보고 각 하중별 재료의 거동과 이론값, 실험값을 비교하여 본다.2. 실험 이론 및 개요1. 좌굴의 정의일반적인 좌굴은 압축의 힘을 받는 부재에 발생하며 인장 부재에서는 발생하지 않는다. 가장 대표적인 압축부재는 기둥과 판이며, 이러한 부재들은 주로 압축력이나 휨에 의한 압축 응력을 담당하는 부재이다. 강 교량에서 압축력을 받는 부재는 판형 교나 상자형교의 압축 플랜지가 해당되며, 복부판도 휨에 의해서 압축을 받게 되기도 한다. 압축력에 의한 압축부재의 좌굴과 함께 전단력에 의한 복부 판의 전단좌굴이 교량 설 계시 반드시 고려해야하는 중요한 좌굴이다. 이 밖의 좌굴에는 횡-비틀림 좌굴 등이 있으며, 강상자형의 경우는 상당히 큰 비틀림 강성을 갖고 있어서 크게 문제되지는 않으나 판형의 경우에서는 매우 중요하게 취급되는 좌굴이다. 좌굴은 거동은 거동의 특성에 따라서 크게 3가지 형태로 분류할 수 있다. 하나는 분기점 좌굴 이고, 또 다른 하나는 대변위 좌굴이다. 마지막으로 한계하중 좌굴 또는 스냅 좌굴로 구분할 수 있다.2. 오일러의 좌굴 이론 가정1) 기둥은 결함이 없는 완전 직선형이고, 선형탄재성재료로 제작되었다.-> 결함에 의한 응력 집중이 없고, 순수응력만으로 좌굴 발생하며, 소성변형 없이 탄성변형만 한다.2) 기둥은 마찰이 없는 핀을 중심으로 회전가능하고, 핀은 단면의 도심을 통과한다.3) 기둥은 xy-평면에 대하여 대칭이고 횡처짐은 xy-평면 내에서 발생한다.4) 기둥은 핀을 통하여 전달 된 축 압축하중을 받고 있다.3. 식유도1) 양단 고정2) 한단 고정하단이 고정되고 상단이 핀으로 지지된 기둥에 대한 임계하중과 좌굴 모드형상은 처짐 곡선의 미분방정식을 풀어서 구할 수 있다. 이 기둥이 좌굴을 일으킬 때 하단에서는 회전이 일어날 수 없으므로 반력 모멘트 M0가 하단에 생기게 된다. 전체 기둥의 평형으로부터 양단에는 다음 조건을 만족시키는 수평반력R이 있어야 된다는 것을 알 수 있다.하단으로부터 거리X만큼 떨어진 곳의 좌굴되 기둥에서의 굽힘 모멘트는이고, 따라서 미분 방정식은(1)이고, 여기서 우변의 처음 두 개의 항은 동차해이고 마지막 항은 특수해이다. 이 해는 미분방정식에 대입하여 확인할 수 있다. 해는 세 개의 미지수(c1,c2 및 R)을 포함하고 있으므로 세 개의 경계조건이 필요하다. 이 조건들은 다음과 같다.이 조던들을 식(1)에 적용 하면 다음을 얻을 수 있다.C _{2`} +` {RL} over {P} `=`0(2),C _{2`} +` {RL} over {P} `=`0(3),C _{1} tankL`+`C _{2} =`0(4)세 개의 방정식은 모두C _{1} =`C _{2} `=`R`=`0이면 만족되는데, 이 경우에는 자명한 해를 갖게 되고 처짐은 0이다. 좌굴에 대한 해를 구하기 위해서는 식(2),(3),(4)를 더욱 일반적인 방법으로 풀어야 한다. 한 가지 풀이 방법은 처음 두식에서 R을 소거하는 것이며, 그러면 다음 식을 얻게 된다.C _{1} kL`+`C _{2} `=`0` orC _{2} `=`-C _{1} kL다음에 C2에 대한 이 식을 식(4)에 대입하면 좌굴방정식이 구해진다.kL`=`tankL (5)이 방정식의 해가 임계하중을 구하게 해준다.좌굴방정식은 초월방정식이므로 명확하게 풀 수 없다. 그럼에도 불구하고, 이러한 식을 만족시키는 kL의 값을 방정식의 근을 구하는 컴퓨터 프로그램의 도움으로 수치적으로 구할 수 있다. 식(5)를 만족시키는 0이 아닌 kL의 최솟값은 다음과 같다.kL`=`4.4934이에 대응하는 임계하중은P _{cr} `=` {20.19EI} over {L ^{2}} `=` {2.046 pi ^{2} EI} over {L ^{2}}이고, 이 값은 예상대로 양단이 핀으로 지지된 기둥에 대한 임계하중보다는 더 크고 양단이 고정된 기둥에 대한 임계하중보다는 더 작다.3. 실험 방법1. 한단 고정1) 5개의 시편중 하나의 시편을 선택해 실험기 위에 놀려 놓는다.2) 윗부분을 실험기에 고정 시킨다.3) 자유단을 흔들어 하중이 들어가고 있는지 확인한다.4) 하중 조절 핸들을 돌려 센서의 값이 양의값이 나오도록 돌린다.5) 하중 조절 핸들을 돌려 시편에 하중을 가한다. 이때, 시편이 고정척 쪽으로 휘지 않게 한다.6) 하중을 가하기전의 센서 값에서 가한후의 값을 빼면 시편에 가해지는 하중의 크기이다.2. 양단 힌지1) 5개의 시편중 하나의 시편을 선택해 실험기 위에 놀려 놓는다.2) 시편의 아랫부분과 윗부분을을 실험기에 고정 시킨다.3) 하중 조절 핸들을 돌려 센서의 값이 양의값이 나오도록 돌린다.4) 하중 조절 핸들을 돌려 시편에 하중을 가한다. 이때, 시편이 고정척 쪽으로 휘지 않게 한다.5) 하중을 가하기전의 센서 값에서 가한후의 값을 빼면 시편에 가해지는 하중의 크기이다.4. 결과 및 분석1. 한단 고정한단 고정의 임계하중을 구하는 식은P _{cr} = {2 pi ^{2} EI} over {L ^{2}} 이다.시편의 길이 L[m]시편의 폭 b[m]시편의 높이 d[m]시편에 가한 하중[N]임계하중P _{cr}[N]전[N]후[N]하중[N]2번 시편0.350.020980.00222-1441462075번 시편0.54-737792.62. 양단 힌지양단 힌지의 임계하중을 구하는 식은P _{cr} = { pi ^{2} EI} over {L ^{2}} 이다.시편의 길이 L[m]시편의 폭 b[m]시편의 높이 d[m]시편에 가한 하중[N]임계하중P _{cr}[N]전[N]후[N]하중[N]2번 시편0.370.020980.00222-7072101.45번 시편0.523-353846.93. 결과이번 실험은 오차가 많이 나지 않는 실험임에도 불구하고 오차가 많아 나왔다. 그 원인으로 시편의 폭과 높이를 측정하는 과정에서 오차가 생겼다. 보고서를 쓰는 과정에서 여러 자료를 찾아보았으며, 이런 과정에서 우리와 같은 실험 시편을 사용한 보고서를 많이 볼 수 있었다. 다른 보고서에서는 시편의 수치값을 b(폭)을 20mm, d(높이)를 2mm를 동일하게 사용 하고 있었다. 이 값을 사용 하여 I값을 구해보면

공학/기술| 2014.12.31| 5페이지| 1,000원| 조회(207)

고체역학실험, 좌굴시험, 좌굴 시험 레포트

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고체역학 실험 - 인장시험 레포트

2012-1 고체역학실험고체역학실험인장실험소 속Group학 년학 번성 명제출일ABCDF1. 인장시험 목적원형 단면의 재료를 인장실험을 통해 힘, 길이 변형을 측정하여 재료의 항복강도, 인장강도, 연신율, 단면 수축률을 구한다.2. 실험 이론 및 개요◆인장시험을 하는 이유인장시험은 재료의 기계적 성질 중에서 탄성과 소성을 평가하는 중요한 시험방법이다. 인장시험의 장점은 시편에 걸리는 응력의 분포가 잘 해석되어 있으며 시험방법이 쉽고 경제적이다. 그리고 실험으로 얻은 특성은 재료가 규격에 합당한가를 판다하는 기초자료, 여타 다른 소재로의 대체 가능성 검토, 생산품의 품질관리 자료, 신소재 개발의 기초자료 등으로 사용된다.◆인장시험인장시험은 기계에 재료의 일정한 모양으로 만들어 시편에 일정한 거리에 타점을 찍고 실험을 통해 양끝을 잡아당겼을 경우 재료의 변화를 관찰하고 측정하는 실험이다.◆용어실험을 통해 얻은 힘과 길이의 변형데이터를 통해 응력-변형률 선도를 얻을 수 있으며, 일반적으로 그림 1과 같다.(응력`:` sigma = {F} over {A _{0}},변형율`:` epsilon = {l-l _{0}} over {l _{0}})① 비례한계(sigma _{p}) : 응력에 대하여 변형률이 1차적인 비례관계를 보이는 최대응력② 탄성한계(sigma _{theta }) : 비례한도 내에서 가했던 하중을 제거했을 때 원상회복 되는 최대응력③ 항복응력(sigma _{y}) : 응력이 어떤 한계를 넘으면 변형이 급격히 증대하는데, 이 현상을 항복이라 부르며, 한계 응력을 항복응력이라고 한다.④ 극한응력(sigma _{u}) : 재료가 견딜 수 있는 최대 응력으로 이 응력을 초과하면 재료가 파괴됨⑤ 파단응력(sigma _{f}) : 재료가 파단이 일어날 때의 응력⑥ 연성 : 탄성한도 이상의 인장력에 의해 파괴되는 것이 아니라 소성변형을 하는 성질⑦ 취성 : 재료가 외력에 의하여 영구 변형을 하지 않고 파괴되거나 일부만 영구변형을 하고 파괴되는 성질⑧인장강도`:` sigma _{B} = {F _{max}} over {A _{0}} `[N/mm ^{2} ](F _{max} =쵀대인장하중,A _{0} =단면적)⑨연신율:` DELTA l= {l-l _{0}} over {l _{0}} TIMES 100``[%] (l=변형`후`길이,l _{0} =변형`전`길이)⑩단면`수축률`:` phi = {A _{0} -A} over {A _{0}} TIMES 100`[%](A _{0} =단면적,A=최소`단면적)3. 실험 방법그림 2 그림 4 그림 3① 인장 시험 전 시편의 지름과 표점거리를 측정한다. (그림2)② 시편을 실험 기기에 설치 후(그림2) 시편에 힘을 가해 시편을 파단 시킨다.③ 파단 후, 시편의 지름과 표점거리를 측정한다.④ 실험을 통해 얻은 데이터를 이용하여 응력-변형률 선도를 그린다.⑤ 응력-변형률 선도를 통하여 재료의 물성치를 계산한다.4. 결과 및 분석① 연성 재료(연강)표 1실험 전 표점거리48mm실험 전 지름14mm실험 후 표점거리50.99mm실험 후 지름13.97mm그래프 1 그래프 2연강의 응력-변형률 선도이다. 그래프의 붉은 선은 0.2% Offset을 나타낸 것이다. 연성 재료여서 탄성구간을 지나서도 계속 신장하였다. 항복강도는 362.8MPa, 인장강도는 0.534N/mm ^{2}, 연신율은 38.1%, 단면 수축률은 59.7%, 탄성한계는 367.7MPa, 극한응력은 534MPa, 파단응력은 388.0MPa이다.② 취성 재료(탄소강)표 2실험 전 표점거리48mm실험 전 지름13.8mm실험 후 표점거리66.31mm실험 후 지름8.76mm그래프 3 그래프 4탄소강의 응력-변형률 선도이다. 그래프의 붉은 선은 0.2% Offset을 나타낸 것이다. 취성 재료는 탄성구간을 지나서 얼마 되지 않아 파단 되었다. 인장강도는 0.201N/mm ^{2}, 연신율은 6.23%, 단면 수축률은 0.428%, 172.1MPa, 극한응력은 201.4MPa, 파단응력은 197.2MPa이다.표 3인장강도연신율단면 수축률탄성한계극한응력파단응력탄성계수항복강도연강(연성)0.534N/mm ^{2}38.1%59.7%367.7 MPa534.0 MPa388.0 MPa7.839 GPa362.8 MPa탄소강(취성)0.201N/mm ^{2}6.23%0.428%172.1 MPa201.4 MPa197.2 MPa4.424 GPa-그림 5 그림 6 그림 7취성재료인 탄소강(그림7)의 단면 수축률은 연성재료인 연강(그림 6)에 비해 매우 작은 것을 알 수 있다. 이는 탄소강은 탄성구간을 지나 얼마 있지 않아 파단 되기 때문이다.5. 토의① 실험 후 느낀 점이번 실험을 통해 많은 것을 알 수 있었다. 무엇보다 고체역학을 공부할 때 배웠던 응력-변형률 선도가 실제로 재료의 성질에 따라 다르게 나올 수 있음을 확인 할 수 있었다. 그리고 재료의 성질을 알아내는 것이 중요하다는 생각이 들었다. 연강과 같은 연성 재료를 사용하면 어느 정도 늘어나도 파단이 나지 않으므로, 유지보수 측면에서 쉽게 유지를 하고 보수를 할 수 있는 반면, 탄소강과 같은 취성재료는 일정한 힘이 상을 받으면 파단이 일어나 곤란한 일이 일어날 것이기 때문이다. 이와 같이 재료의 특성을 알고 그에 맞는 재료 선정과 설계가 중요하다는 것을 느꼈다.② 오차 원인-버니어 캘리퍼스 값이 정확한 값이 아니다.-기계의 진동이 오차를 방생 시킬 수 있다.-재료를 잡고 있던 부분의 온도가 상승해서 온도차이가 발생할 수 있다.-그래프가 지그재그여서 정확한 탄성 한계 값을 알 수가 없다.-0.2%Offset을 할 때 선형적인 부분을 주관적인 판단으로 결정하기 때문이다.

공학/기술| 2014.12.31| 5페이지| 1,000원| 조회(279)

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정전용량 결과

실험제목전정용량제출일담당교수학과기계공학과학번조이름1. 방법1) 주어진 축전기, 저항, 검류계, 스위치, 전원 세팅 한다.2)��C _{x}의 위치에 측정하고자 하는 축전기를 연결한다.3)C _{x} = {R _{1}} over {R _{2}} C _{s}식을 이용하여C _{x}의 실험값을 구한다. (R _{2} =50,`C _{s} =0.5)4) 각 축전기의 용량을 구하고, 직병렬로 연결 했을 경우의 정전용량을 구하여라.2. 데이터R _{1}(OMEGA )실험값C _{x} mu FC _{1}5.80.058C _{2}12.90.129C _{3}29.00.290C _{1}+C _{2}(병렬)18.50.185C _{2}+C _{3}(직렬)10.30.103(C _{1}+C _{2})(병렬)+C _{3}(병렬)11.50.1153. 결론 및 토의이론값 ()R _{1}(OMEGA )실험값C _{x} mu F오차율(%)C _{1}0.15.80.05842.0C _{2}0.2212.90.12941.4C _{3}0.47290.29038.3C _{1}+C _{2}(병렬)0.3218.50.18542.2C _{2}+C _{3}(직렬)0.15010.30.10331.3(C _{1}+C _{2})(병렬)+C _{3}(병렬)0.19011.50.11539.5C _{x} = {R _{1}} over {R _{2}} C _{s} (R _{2} =50,`C _{s} =0.5) 로부터R _{1}의 변화에 따른C _{x}의 변화를 관찰 하였다.*이번 실험은 기기의 세팅만 사람의 손으로 하는 것이었다. 하지만 이번 실험에서 오차가 크게 나왔다. 오차가 작은 것은 31.3%였고 오차가 큰 것은 42.2%까지 나왔다.

공학/기술| 2014.12.31| 1페이지| 1,000원| 조회(114)

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