보의 처짐 실험보고서

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보의 처짐 실험보고서에 대한 보고서 자료입니다.

목차

서 론

　Ⅰ. 실험목적…………………………………………………………………………1
　　ⅰ. 실험일시
　　ⅱ. 실험장소
　　ⅲ. 실험환경

　Ⅱ. 실험이론…………………………………………………………………………3
　　ⅰ. 이론적 해석
　　ⅱ. 집중하중을 받는 단순보에서의 처짐
　　ⅲ. 용어정리

본 론

　Ⅲ. 실험장치…………………………………………………………………………7
　　ⅰ. 처짐 측정장치(STR 4)
　　ⅱ. 다이얼 게이지(버니어캘리퍼스)
　　ⅲ. 보
　　ⅳ. 추

　Ⅳ. 실험종류 및 방법………………………………………………………………9
　　ⅰ. 단순 지지보의 하중 - 변위 상관도 (강재, 알루미늄)
　　ⅱ. 처짐의 형상 측정 곡률 반경 (황동)

　Ⅴ. 실험시 유의사항………………………………………………………………10

결 론

　Ⅵ. 실험결과…………………………………………………………………………11
　　ⅰ. 단순 지지보의 하중 - 변위 상관도 (강재, 알루미늄)
　　ⅱ. 처짐의 형상 측정 곡률 반경 (황동)

　Ⅶ. 고찰　　…………………………………………………………………………18

본문내용

.2
0.00068
0.00076
0.00088
23 %
13 %
0.3
0.00130
0.00107
0.00133
2 %
20 %
0.4
0.00153
0.00144
0.00177
13 %
18 %
0.5
0.00185
0.00172
0.00221
16 %
22 %
※ 단순 지지보의 하중에 따른 처짐량 고찰
- 단순 지지보 중앙 부분에서 추의 무게를 100g부터 500g까지 순차적으로 증가시키면서
처짐을 측정하였으며 실험값은 총 3번의 실험을 반복 실험하여 이론값과의 오차가 가장
작은 값과 가장 큰 값을 선정하였다.
이번 실험에서 주목해야 할 점은 무게를 증가시킬수록 오차가 증가한다는 점이다.
100g 일 때는 비교적으로 이론값과 차이가 없었지만 500g으로 무게를 늘릴며 실험할수록
이론값과의 오차가 증가하였다. 또한 강재실험에서보다 알루미늄실험에서의 오차값이
상대적으로 더 크게 나타났다.
이점에서의 의견 및 고찰은 Ⅶ에서 하도록하겠다.
ⅱ. 처짐의 형상 측정 곡률 반경 (황동)
하중을 받는 단순 지지보의 전체적인 모양을 확인하고, 곡률 반경을 측정하기 위한 것이다.
이 실험에서는 x에 따른 처짐 공식인
와
곡률 반경 공식 이 성립한다.
② 실험결과 - 1 (황동)
Materrial
Brass
E (탄성계수)
105
Width b
0.019 (m)
I (단면 2차모멘트)
Depth d
0.003 (m)
m
0.5 (kg)
length l
0.6 (m)
거리 x
(mm)
하중재하 전 변위계의 처짐
(mm)
하중재하 시 변위계의 처짐
(mm)
실제 처짐
(mm)
이론 처짐
(mm)
곡률 반경 R
(mm)
(1)
(2)
(1)
(2)
(1)
(2)
100
0
0
0.24
0.04
0.24
0.04
0
-
120
-0.03
-0.06
0.49
0.43
0.52
0.49
0.24
.
140
-0.04
-0.13
0.68
0.54
0.72
0.67
0.47
.
160
-0.04
-0.13
0.71
0.57
0.75
0.70
0.70
.
180
-0.04
-0.12
1.02
0.78
1.06
0.90
0.92
.
200
0
-0.08
1.12
1.10
1.12
1.18
1.12
0.012
220
0.01
0.01
1.10
1.16
1.09
1.15
1.31
.
240
0.01
0.01
1.21
1.12
1.20
1.11
1.49
.
260
0.02
0.01
1.31
1.27
1.29
1.26
1.64
.
280
0.04
-0.03
1.36
1.20
1.32
1.23
1.77
.
300
0.17
-0.01
1.45
1.29
1.28
1.30
1.88
0.006
※ 처짐의 형상 측정 곡률 반경 고찰
- 단순 지지대의 중앙에 하중이 작용할 때, 보의 좌측부터 중앙부까지 일정한 간격으로
각 지점에서의 처짐을 측정하여 보의 형태를 알아보았다.
하중을 주기전에 각 지점에서의 처짐량을 측정하였을 때 값이 변동하는 것으로 보았을
때 보의 형태에 변형이있거나 지지대에 문제가 있는 것을 의미한다.
따라서 하중을 주기전과 후의 처짐값에서, 그 값들의 차를 이용함으로써 오차값을
조정하였으며, 하중 전을 측정한 후에 하중을 가한 값을 측정하기위해 측정기를
원점 이동할때에 오차가 발생하여 이를 방지하기위해 하중 전을 측정한 후에 바로
하중을 가하여 그 지점에서부터 반대로 진행을 하였다.
그렇지만 결과값을 비교해보았을 때 오차가 많이 발생하였다.
이점에서의 의견 및 고찰은 Ⅶ에서 하도록하겠다.
Ⅶ. 고찰
이번 실험에서는 양단 단순 지지 보의 실험을 하였다.
재질이 다른 강철 보와 알루미늄 보, 황동 보에 하중을 가하였을 때, 그에 따른 직접 실험을 하여 그 실험값과 처짐 곡선 방정식으로 이론값을 그래프로 나타내 오차를 비교하여 보았다.
하중에 따른 처짐량 실험에서는 철재와 알루미늄 재질차이에 따라 오차폭에 차이가 있었다.
이점은 탄성계수(E)의 따른 것으로 비교적으로 탄성계수(E)가 값이 적은 재질에서 오차가 더 크게 발생하는 것으로 보여진다. 여기의 오차의 발생은 반복적인 실험에 사용되었던 것
이라는점과 습도 or 온도에 따른 탄성계수(E) 변화에 의한 것으로 보여진다. 또한 실험에
서 실제로 각 보의 b,h를 측정해본 결과 매우 정교하게 만들어진 것이 아니기 때문에 부위
별로 그 값이 미량의 차이를 보였으며 측정기의 영점 세팅과 지지대의 좌우 높이 차이에서
의 오차 발생을 배제할 수는 없을 것이다. 이번 실험은 mm의 작은단위로 행하였기 때문에
기타 문제로 인한 영향들이 오차에 영향을 주었을 것이다. 실제로 실험에서 측정기의 영점
을 맞추거나 측정기를 움직여가며 실험을 할때에 작은 흔들림에 의해서도 측정기의 값이
예민하게 변동되는 것으로 보았을 때 측정기의 흔들림으로 인한 문제가 오차에 가장 큰영
향을 주었을 것이다.
처짐 형상을 측정하는 실험에서는 무게에 따른 실험보다 오차의 폭이 심하게 나타났다.
이점에서 많은 의문이 들었지만 위의 문제들로 인한 영향이외에 한가지 문제가 더 발생한
것으로 보여진다. 무게에 따른 실험에서는 측정기를 보의 중앙에 위치해 놓은 채로 무게만
달리하며 측정하였지만 처짐 형상 실험을 할때에는 측정기의 위치를 바꾸어 가며 측정하였
기 때문이다. 아래 사진에서 보는것과 같이 측정기에 연결된 전기선이 이동할때에 측정기
를 당기는 영향을 주어 실험값에서 큰 오차가 발생한 것을 보인다. 전기선의 영향이 얼마
나 되겠느냐 하고 생각할수도 있겠지만 측정기의 영점을 조절할 때 미세한 힘으로도 측정
기의 값이 변동하는 것을 확인한바가 있기 때문에 전기선의 영향이 크게 작용하였을 것이다. 위에 처짐 형상 실험 그래프에서 보면 전기선이 당겨지기 시작하는 지점으로부터 오차가
점점 커지는 것을 알 수 있었다.
위의 문제점들을 보안한다면 좀더 이론값에 가까운 실험값을 얻을 수 있을 것이다.
우리가 생활하는 공간에서 물체의 처짐을 구하는 것은 매우 중요하다. 다리, 건물, 놀이
기구 등와 같은 경우 하중을 어느정도를 버텨낼 수 있는가에 관한 문제는 자칫 잘못하면
엄청난 피해를 가져올 수 있다. 이외에도 실생활에 다양한 곳에서 이점에 대해 고려되어진 다.

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