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인장시험 평가A좋아요

인장 시험1. 정의와 목적:인장 시험기의 원리 및 구조를 이해하고 조작법을 습득하여 주어진 재료의 인장 강도, 항복점, 내력, 연신률, 단면 수축률 등을 측정하고 탄성한도, 탄성계수, 응력, 변형률 곡선등을 구하는 것이 실험의 목적이다.* 이 론: 인장 시편의 대표적인 것은 오른쪽 그림과 같고,시험기에 고정되는 시험편 근처에 응력 집중이 발생하며 단순한 인장에 의한 변형과는 다른 현상을 나타내므로 끝부분을 굵게 하여 측정하려는 부분에만 단순인장에 의한 변형이 생기도록한다. 측정 부분의 단면적은 일정하게 절삭하고 이 부분에서 연신을 측정하는 기준 길이를 설정하며,이것을 표점거리라 한다.1) 항복점 (Yield Point): 인장시험을 하는 도중 초기 단계에서는 시험편 평행부가 하중의 증가에 비례하여 늘 어나다 어느 한도에 달하면 하중을 그이상 증가시키지 않아도 계속 늘어난다. 즉, 하중을 제거한 후 명백한 영구 변형이 일어난다. 이러한 점을 항복점이라고 한다.2) 내력 (Yield Strength): 인장시험때 규정된 영구변형을 일으킬 때에만 하중을 평행부의 원단면 적으로 나눈 값을 항복값이라 하나 연강처럼 항복 현상이 뚜렷하게 나타나는 것 이외의 재료에는 항복값 대신 0.2%의 영구 변형을 일으키는 응력을 내력으로 규정한다.sigma_y = P_y over A_0또한, 인장 시편이 견디는 최대하중을 인장하중이라 한다.3) 연신률 (Elongation Percentage): 인장시험시 시험편이 파괴되기 직전에 있어 표점거리를 측정하고, 늘어난 후의 길이를 L'(mm)와 처음 표점거리 L(mm)와의 차를 처음의 표점거리 L로 나눈값을 백분율(%)로 나타낸 것을 말한다.epsilon = L'- L over L times 100 (%)4) 단면 수축률 (Reduction of area): 인장시험시 시험편의 파괴 직전에 최소 단면적 A 와 원단면적 A0 와의 차를 원단면적 A0 에 대한 백분율로 나타낸 것을 단면 수축률이라 한다.Phi = A_0 - A over A_0 times 100(%)5) 인장 강도: 시험편이 절단 되었을 때의 하중 즉, 최대 인장 하중을 시험편 평행부의 원단면적으로 나눈 값, 즉 재료의 강도는 단면적에 대한 저항력으로 표시된다.sigma_B = W_max over A_0 (kg_f / mm^2 )6) 응력 - 변형률 선도: 금속 재료의 강도를 알기 위한 인장시험에서는 시험편을 인장하는 힘의 크기와 시험편의 연신이 기록도니다. 이것은 하중과 연신을 좌표축에 취한 것이며, 연강과 같은 경우는 오른편 그림과 같다. 응력(Stress)이 커지면 변형량(Strain)도 커지며, 그 재료가 견딜 수 없는 응력에 도달하면 드디어 파단한다. 이렇게 응력(Stress)과 변형량(Strain) 사이의 변화를 표시하는 그림을 응력-변형 곡선 (Stress-Strain Curve)이라 한다. - 응력-변형 곡선 -위 그림에 있어 곡선상의 OA 는 직선으로 표시되어 있으므로 외부에 걸리는 하중과 재료의 연신이 비례하고 있는데 이 A 점의 하중 WA를 시험편의 원단면적 A0 로 나눈 값을 비례한도(Proportional limit)라고 한다. 또 OA 구간을 넘어서 다시 하중을 증가시키면 연신량은 증가하는데, OB 구간의 연신은 탄성적인 연신이므로 하중을 제거하면 길이도 처음 상태로 되돌아간다. 이와 같이 하중을 제거시 처음 상태로 되돌아 가는 한계 하중 WB 를 시험편의 원단면적으로 나눈값을 탄성한도(Elastic limit)라고 한다. 일반적으로 탄성한도와 비례한도는 서로 가까운 값이므로 탄성한도를 비례한도와 같이 취급하는 경우가 많다. B 점 보다 더 하중을 증가하면 응력-변형 곡선은 비례 관계에서 벗어나 C 점에서 하중이 급격히 감소되고 D 점의 하중이 된다. D 점에서는 대체로 하중이 일정하나 시험편이 쭉 늘어나는 현상이 된다. 이와 같은 현상을 항복 현상이라고 하며, C 점의 하중 WC 를 A0 로 나눈값을 상부 항복점(Upper yield point), D 점의 하중 WD 로 나눈값을 하부 항복점(Lower yield point)이라고 한다.항복이 시작되면 시험편은 변형으로 인하여 경화함으로 가늘게 되어도 하중은 증가하여 E 점에서 최대를 기록하고, 이 점에서 국부적인 수축 현상을 일으켜 G 점에서 드디어 파단된다. 시험편이 견딜 수 있는 최대 하중 WMAX 를 시험편의 원단면적으로 나눈 값이 인장 강도(Tensile strength)로써,sigma_B = W_MAX over A_0 (kg_f /mm^2 )이다.응력-변형 곡선에서 보는 바와 같이 최대 하중의 경우에는 시험편은 늘어나서 그 단면적이 작아졌으므로 이 강도는 참된 최대 응력을 나타내지 못하고 있으며, 편의상으로 정의한 값이다. 참된 응력은 G 점이므로W_G / A_o의 값이 된다.그림에서 G 점이 E 점보다 하중이 감소되어 있는 것은 단면적의 감소로 인한 것이며, 참된 단위 면적당으로 생각하면 F'G' 곡선과 같이 증가한다. 항복점이 분명하지 않은 재료에서는 항복점 대신 0.2% 의 영구 변형이 생기는 응력을 내력으로 정하여 응력-변형 곡선 위에서 0.2% 변형(Strain)이 생기는 점에서 직선부와 평행선을 긋고 곡선과 만나는 곳을 항복점이라 한다.stress= 하중 over 단면적 (kg_f / mm^2 )strain= 표점간연신거리over표점간거리탄성계수 E= sigma over epsilon = 하중/단면적 over 늘어난길이/원길이· 공칭응력 : 막대의 공칭응력sigma는 막대의 원래 단면적{A }_{0 }로 평균한 일축방향 인장력F를 나눈 값과 같다.공칭응력 sigma = {F(평균한 일축 인장력)} over {{A}_{0}(원래 단면적)}단위 : N/m² 또는 Pa (1N/m² = 1Pa)· 공칭 변형률 : 한 축 인장력이 금속시편에 작용하여 발생하고, 힘의 방향으로 길이의 변화를 원래 시편의 길이로 나눈 비율이다. (표점거리delta =Ell - {ell}_{0})공칭변형률 epsilon = {ELL -{ELL}_{0}} over {{ELL}_{0}}= {DELTA ELL (시편의 길이 변화)} over {{ELL}_{0}(시편의 초기 길이)}%공칭변형률 = 공칭변형률 X 100% = %신율7) 시험기 (Testing machine): 인장 시험기로서는 인장외에 압축, 굽힘의 시험등도 겸할 수 있는 만능 시험기(universal tester)를 주로 사용하며 힘을 가하는 방법에 따라 유압식, 지렛대식, 펜들럼(Pen-dulum)식 등이 있고, 기계의 용량은 그 최대 응력으로 표시되는데 주로 쓰이는 것은 30-50t 정도이고 대표적인 것에는 암슬러(Amsler)형 만능 재료 시험기가 있다.

공학/기술| 2001.05.05| 9페이지| 1,000원| 조회(2,567)

인장시험, 재료시험

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