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[기계공학]인장실험

1. 개요기계 부품 및 구조물에서 강도 및 가공성의 적합성 파단인장강도, 연신율, 단면수축률,항복점 등은 기계재료의 성질을 규명하는 중요한 자료이며, 응력과 연신율의 관계를 나타내는선도는 재료의 변형특성을 나타내는데 꼭 필요한 요소다. 인장시험은 이러한 자료를 얻기위하여 행해지는 가장 기초적인 실험이다.2. 실험 목적기계 및 구조물을 만들 때 금속재료들이 널리 사용된다. 사용할 재료가 필요한 기계적성질을 가지고 있느냐 하는 것을 실험 또는 검사하는 일이 필요하다. 재료시험은 재료의기계적 성질을 시험하는 것이며, 금속재료에 대해서는 한국 공업 규격 KSD 0801 ~ 0811에규정되어 있다. 재료시험은 재료의 성질을 시험하게 되므로 그 재료의 일부에서 시험편을잘라내어 이것으로 그 성질을 시험한다.인장시험은 재료강도에 관한 기초적인 자료를 얻을 목적으로 수행되는 공업시험 중에서가장 기본적인 시험으로, 보통 환봉이나 판 등의 평행부를 갖는 시험편을 축방향으로 인장하중을가해 하중과 변형을 측정한다. 보통 이로부터 측정할 수 있는 값은 연성재료와 취성재료가다르며, 연성재료에서는 인장강도, 항복점, 연신율, 및 단면수축율이고 취성재료에서는인장강도와 연신율이다. 인장시험에 의해 측정될 수 있는 재료의 기계적 성질로서는 그 외에비례한도, 탄성한도, 탄성계수, 진파단력과 Poisson비 등도 포함된다.또 인장시험에 의해 구해지는 재료의 강도는 횡단면에 수직으로 작용하는 응력에 대한시료의 강도값으로, Notch나 그 외의 원인으로 분포가 일정하지 않은 응력을 받는 경우의항복점이나 파단강도는 재료가 항복이나 파괴에 따른 역학적 조건과 인장시험의 결과를고려하여 대략 추정된다.그리고 압축하중이나 반복하중에 의한 재료의 강도도 인장강도에 대한 비율로서 간주되는예가 많다.즉 시험기를 사용하여 시험편을 서서히 인장하여 항복점, 항복강도, 인장강도, 연신율,단면수축율 등을 측정하는데 목적이 있다.3. 실험내용1) 인장시험은 재료의 기계적 특성을 파악하기 위하여 행하는 가장 기본이 되는 시험이다.2) 재료가 1축 인장하중을 받을 때 하중과 연신(elongation) 사이의 관계로부터 인장강도(tensile strength), 항복점(yielding point), 연신율 등 기계적 성질을 실험에 의해서측정하고 시험기의 구조, 기능 및 조작법을 습득한다.4. 실험 장치 및 재료실험 재료 및 측정 기구비 고만능재료시험기(UH-50A)용량-50tonExtensometergage length 50mm버니어캘리퍼스신장량 측정인장시험편전체길이:219.3mm5. 이론재료는 원자배열의 불규칙성등 기타 여러 가지의 금속학적인 결함을 포함하고 있으므로완전한 탄성체는 아니며, 하중이 가해지면 어느 순간까지는 탄성변형을 나타내고 계속해서하중이 증가함에 따라 소성변형을 일으키고 결국에는 파단된다.- σE : 탄성한도(elastic limit) - 하중을 제거하면 신연이 0으로 복귀하는 응력의 상한이다.- σP : 비례한도(proportional limit) - Hooke 법칙이 성립하는 응력의 상한값이며, σE?σP- σuy : 상부항복점(upper yield point) - 항복개시전의 최대응력 (일반적으로 항복점)- σly : 하부항복점(lower yield point) - 항복이 진행되는 동안 거의 일정한 하중을 원단면적으로 나눈 응력- σB : 인장강도(tensile strength) - 최대하중을 원단면적으로 나눈 값.- δ : 파단 연신율(elongation) - 파단 후에 연구신장을 말한다.- φ : 단면 수축율(contraction of area) - 파단후의 최소단면적과 그 원단면적과의차이의 원단면적에 대한 백분율.- 공칭응력(nominal stress)σ= P/A0 [N/mm²]P : 하중 [N] , A0 : 원단면적 [mm²]- 실제응력(actual stress)σa = P/Aa [N/mm²]Aa : 신연된 단면적- 인장강도(tensile stress)σmax = 최대하중/원단면적 = Pmax/A0- 항복응력(yield stress)σy = 상부항복하중/단면적 = Puy/A0- 연신율(elongation)δ = 신연된 길이/표점거리×100 =(L-L0)/L0×100- 단면수축율(contraction of area)φ = (원단면적-파괴단면적)/원단면적×100 = (A0 - A)/A0×100그림 1 연강의 공칭응력-공칭변형선도1) 파단신장의 측정판상의 시험편 파단면을 맞붙일 때는 폭 중앙부에 틈새(CP)가 있는 경우에도, 이 CP의치수를 빼내지 말고, 표점 O1O2사이의 길이로서 파단 신장률(연신율)을 산출한다.그림 2 판상의 시험편 파단면파단신장을 측정하는 경우, 파단위치가 표점간의 거의 중앙에 위치하는 것이 바람직하지만,중앙에서 표점거리의 1/4이외에서 파단이 일어난 때는 재시험을 하거나 파단신장을 추정한다.그림 3 시험편의 파단위치그림 4 분할표선을 이용하여 신장을 구하는 방법가. 미리 표점 간을 적당한 길이로 등분하고 눈금을 붙인다.나. 시험 후 파단면을 서로 맞대고 짧은 쪽의 파단편 상의 표점 (O1)의 파단, 위치 P에나. 대한 대칭점에 가장 가까운 눈금 A를 구하고, O1A간의 길이를 측정한다.다. 긴 쪽의 파단편 위의 표점(O2)와 A와의 사이의 등분수를 n으로 하고, n이 짝수일나. 때에는 A에서 O2의 방향으로 n/2번째의 눈금, n이 홀수인 때에는 (n-1)/2 번째의나. 눈금과 (n+1)/2 번째의 눈금과의 중점을 B로 해서 AB간의 길이를 측정한다.라. 추정치는 다음 식에 따라 산출하여 (추정치)라 부기한다.2) 응력-변형률선도 및 진응력-진변형률선도그림 5 Stress-strain diagram그림 6 True stress-strain diagram2) -2) -2) -2) -2) - 공칭스트레인과 진스트레인의 관계6. 실험방법6. 한국산업규격 금속재료인장시험방법에 따름.( KS B 0802)6. ▶ 인장실험장치1) 실험 순서1) ▶ 인장시험편을 받은 후 다음의 순서로 실험한다.1) 가. 마킹펜으로 시험편 평행부에 표점거리를 가볍게 표시한다.1) 가. (extensometer를 사용할 때는 마킹게이지가 불필요하다.)1) 나. 인장시험기에 시험편을 넣고, 상부 그립을 먼저 잠그고, 그 후 하부 그립을 잠근다.1) 다. 인장하중이 영이 되게 조정한다.1) 라. 인장하중을 가한다.1) 마. 파단 후, 각 하중점(항복점, 최대하중점 등)을 각자의 data sheet에 기록한다.1) 바. 2개의 파단된 시험편을 제거하여, 파단부의 지름을 측정하여 data sheet에 기록한다.1) 사. 2개의 파단된 시험편을 합쳐서 표점거리간의 길이를 측정한다. 이 길이에서 원래의1) 가. 표점거리를 빼면 연신(elongation)이 된다.1) 아. Loadcell과 extensometer를 사용한 경우에는 load-elongation(하중-연신)곡선에서1) 가. 각 하중점의 하중과 연신(신연)을 읽으면 된다.7. 실험결과7. ▶ 데이터의 값을 이용하여 Stress-Strain 선도와 Load-변화량 선도를 구할 수 있다.7. ▶ 응력-변형률 선도에서 오프셋 방법에 의해 임의의 항복점과 비례한도를 구할 수7. 있다. 응력-변형율 선도에 곡선의 초기선형 부분에 평행한 직선을 그리고,7. 0.002(0.2%)와 같은 표준 변화율 값만큼 오프셋 시킨다.7. ▶ 결과값항 복 점인장강도응력532.9151 MPa740.2796 MPa

공학/기술| 2006.07.02| 8페이지| 1,000원| 조회(1,004)

실험, 기계공학실험, 인장실험, 공학실험

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[동역학] 제네바 메카니즘

3.설계 결과 및 고찰설계내용 및 컴퓨터 시뮬레이션에서 얻은 결과에 대하여 설명하라. 위의 설계결과와 시뮬레이션으로부터 얻은 결과로 볼 때 ‘GENEVA MECHANISM'은 얼마의 시간 간격을 두고 되풀이하는 간헐적인 운동을 한다는 것을 알 수 있을 것이다. 응용사례를 들어보자면 컨베이어벨트와 보조를 맞춘 ‘GENEVA MECHANISM'을 생각할 수 있다. 가공되지 않은 재료가 컨베이어벨트에 의해 ‘GENEVA MECHANISM'을 응용한 공구대로 이송되었다고 가정하자. 공구대는 시간간격에 따라 간헐적인 운동을 하므로 재료가 이송되는 동안 멈춰 있다가 재료가 공구대로 들어온 순간 재료를 가공한다. 이처럼 단순반복운동을 하는 생산공정에서 ‘GENEVA MECHANISM'과 적절한 방법을 응용하여 생산활동을 한다면 좀더 효율적인 운영이 될 수 있을 것이다

공학/기술| 2005.07.19| 8페이지| 1,000원| 조회(661)

동역학, 공대, 제네바 메카니즘

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