굽힘시험 case별 결과해석

소개글

굽힘시험 case별 결과해석에 대한 보고서 자료입니다.

목차

Ⅰ. 개요

Ⅱ. 장비

Ⅲ. 실험방법
⋆실험조건
⋆실험순서
⋆주의사항

Ⅳ. 이론
1. 충격시험
2. 굴곡실험 종류
3. 굽힘 응력
4. 굽힘 시험기
5. 응력, 변형, 곡률 및 굽힘 모멘트
6. 굽힘연성시험
7. 굽힘강도시험
8. 굽힘 실험의 이론

Ⅴ. 결과해석
(1) Case 1
(2) Case2

Ⅵ. 결론
1. 시험상 문제점
2. 시험상 개선점
3. 결론

본문내용

이 확대, 연결되어 파단에 이르므로 시험편의 표면 다듬질의 상황은 항복점에 영향하는 것은 있어도 파단특성에는 거의 영향을 미치지 않는다. 이것에 대해서 굽힘 시험에 서는 표면에서 응력이 최대로 되므로 반드시 인장측의 표면에서 균열하여 들어간다. 따라서 표면다듬질에는 주의가 필요하고, 특히 견고 하고 여린 재료의 경우에는 시험편의 길이방향으로 연마를 하고, 연마홈의 노치 효과를 최소화하는 배려가 필요하다.
<그림 20> 굽힘 변형 측정 장치
Ⅴ. 결과해석
<그림 21> 시편의 처짐량 비교
(1) Case 1 - 길이 15cm, 직경 5mm의 못
<그림 22> 실험 후 시편 변형 & 시편의 하중에 따른 처짐량
ㆍ하중 변화에 따른 처짐량이 <그림 7>의 그래프와 같이 3개 모두 형태가 비슷 하게 나왔다. 하지만 그래프의 형태만 비슷할 뿐 값은 모두 다르므로 하나의 결과 값을 얻기 위해 3개 모두 같은 처짐량을 갖게 된다는 가정 하에 평균값을 내어 탄성계수를 계산한다.
<그림 23> 하중에 따른 시편의 평균 처짐량 변화
- 시편지지대의 사이의 거리 52mm
- Speed 5.000 mm/min, 변형 허용범위 30mm
- 단순보의 처짐
에서 탄성계수 E값을 구하기.
▶시편이 원형봉인 못이기 때문에 원의 탄성계수를 구하는 방법으로 식을 풀이한다.
위의 식에 하중 값과 처짐량을 대입하면 E값은
(2) Case2 - 길이 10cm, 직경 4mm의 못
<그림 24> 실험 후 시편 변형 & 시편의 하중에 따른 처짐량
ㆍ하중 변화에 따른 처짐량이 <그림 7>의 그래프와 같이 3개 모두 형태가 비슷 하게 나왔다. 하지만 그래프의 형태만 비슷할 뿐 값은 모두 다르므로 하나의 결과 값을 얻기 위해 3개 모두 같은 처짐량을 갖게 된다는 가정 하에 평균값을 내어 탄성계수를 계산한다.
<그림 25> 하중에 따른 시편의 평균 처짐량 변화
- 시편지지대의 사이의 거리 52mm
- Speed 5.000 mm/min, 변형 허용범위 30mm
- 단순보의 처짐
에서 탄성계수 E값을 구하기.
▶시편이 원형봉인 못이기 때문에 원의 탄성계수를 구하는 방법으로 식을 풀이한다.
위의 식에 하중 값과 처짐량을 대입하면 E값은
Ⅵ. 결론
1. 시험상 문제점
시험의 문제점은 시험기에서 출력되어 보이는 값이 컴퓨터로 전송되어 값이 보이는 것이 아니라 Front Panel의 화면에서 보이는 변화되는 값을 사람의 눈으로 계측했다는 것이다. 빠르게 변화하는 처짐량을 정확히 계측할 수가 없어 계측 오차가 크다(시험을 끝낼 때에 하중을 가하는 것을 마지막에 멈추면 갑자기 하중값이 커지는 현상도 일어났다). 또한 시편지지대를 고정하는 거리조절나사가 Case1의 시편을 실험할 때는 단단히 고정 시켰음에도 불구하고 시간이 지날수록 굽힘응력을 버티지 못하여 고정시켜둔 지점에서 버티지 못하고 지지대 사이의 거리를 점점 벌어지게 했다는 것이다. 마지막으로 제일 큰 문제점은 힘의 변화에 따라 처짐량을 계측하여야 하는데 빠른 처짐량의 변화를 눈으로 계측해내기가 어려워 비교적 변화가 적어 계측이 쉬운 1mm의 처짐량당 하중을 계측했기 때문에 원래 실험 목적인 하중에 따른 처짐량이 아니라 처짐량에 따른 하중변화를 계측하였다는 것이다. 이 3가지 측면이 가장 큰 어려움과 측정값의 오차를 결정지었다.
2. 시험상 개선점
시편이 움직이지 않도록 고정시키는 점과 처짐량의 정확한 측정을 해결한다면 어느 정도 정확한 시험결과가 나오지 않을까 생각한다. 하중부여장치의 거리 조절 나사 부분의 나사장치를 좀 더 확실히 고정시킬 수 있도록 하여 시편 두께에 상관없이 잘 고정되도록 해야 한다. 측정 장치도 사람의 눈에 의존하는 것이 아니라 컴퓨터와 시스템을 호환시켜 기존의 단순히 처짐량의 그래프를 구하는 프로그램이 아니라 정확한 수치까지 구할 수 있는 프로그램을 사용한다면 더 정확한 값을 구할 것이다.
3. 결론
이번 실험은 재료를 굽힘으로서 변형성능을 조사해보고 변형량을 구해보는 것 이었다. 우리가 행했던 시험은 1점 하중 굽힘시험 이였는데, 이때 양쪽 받침대를 기준으로 하였을 때, 되도록이면 정중앙에 위치하도록 하여야한다. 시편이 정확한 위치에 놓여있지 않게 되면 시편의 단면에서 응력분포가 분 균일하게 될 수도 있기 때문이다. 금속이 파면할 때까지 하중을 가하여 최대파면강도를 구한다. 그래서 시편이 굽혀질 때 누름쇠가 시편의 양쪽과 맞닿아 하중이 실려질 경우 정확한 실험값을 얻기 어려우므로 시편이 굽혀질 때 그 양쪽과 하중을 가해주는 누름쇠 부분이 닿지 않도록 해야 했다. 시험결과 각 시편의 탄성계수(E)는 Case1은 , Case2는 임을 알 수 있었다. 일반적으로 굽힘시험은 재료가 소성 영역에 들어오면 응력분포가 복잡하게 변하며 정확한 계산이 어려우므로 취성재료의 항절시험결과를 재료역학적으로 해석하는 것은 의미가 있지만 연성재료는 특수한 경우를 제외하면 계산이 곤란하여 상대적인 참고치로서 공업적으로 이용할 수 있어도 재료자체의 물성을 나타내기 위한 자료로 사용 시에는 상당한 주의가 요구된다. 이러한 이유와 시편의 가공에 있어서 각주나 원주, 띠관재 등 단순한 형상의 시편을 이용할 수 있다는 장점으로 취성재료의 강도시험에 굽힘시험이 많이 이용되고 있다. 그래프를 분석해 보면 각 재료마다 처짐량은 하중에 의하여 변하지만, 재료의 길이와 직경에 따라 처짐의 기울기는 차이가 있다. 같은 재료이더라도 직경과 길이에 따라 하중과 일정한 비율이 있기 때문이다. 반면에 같은 재료이기에 처짐량은 다르지만 비슷한 처짐 곡선을 보인다는 것도 알 수 있었다.
이번 시험을 통해서 재료의 굽힘 강도와 연성을 측정하는 법을 알 수 있게 되었고, 관련 이론을 통해서 시험원리를 숙지하고 이러한 시험이 어디에 사용되는지도 알 수 있었다. 시험의 가장 큰 목적은 사용코자 하는 재료의 성질을 이용하여 목표하는 구조물에 응용을 하는 것이며 모든 분야에서 가장 많이 사용되고 있다고 할 수 있기에 그 중요함은 굉장히 크다고 할 수 있겠다. 이 굽힘 시험은 재료를 선택하여 사용함에 있어 반드시 행해져야 할 중요한 초석과정이라 할 수 있으며 가장 큰 비중을 갖고 행해져야 할 것으로 본다.

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