인장실험 보고서 입니다~

목차

1. 실험개요

2. 실험 목적

3. 실험 장치

4. 실험 이론(실험 방법)

5. 실험결과

6. 오차분석

7. 고찰

본문내용

비는 일반적으로 0과 0.5 사이의 값()으로 알려져 있으며, ν=0.5는 변형이 일어나도 체적이 일정하다는 것을 나타낸다는 것을 좀 더 공부하면 알게된다.
포아손 비가 음의 값을 가지면, 가로 방향으로 인장하중을 받을 때, 세로방향으로도 늘어나고, 압축하중을 받을 때에는 세로방향으로도 줄어드는 재미있는 현상이 일어나게 될 것이다. 또한 ν>0.5 인 경우에는 인장하중을 받으면 체적이 줄어들게 된다(후에 알게 된다). 단일 재료로서 이러한 경우들은 거의 없는 것으로 되어 있다.
● 전단탄성계수
전단력을 받는 경우에도, 전단응력 와 전단변형률 사이에 선형 탄성 관계가 존재하며, 전단응력 와 전단변형률 사이의 비례정수를 전단탄성계수(shear modulus) 또는
횡(橫)탄성계수(modulus of transverse elasticity) 라하며, G로 나타낸다.
3.3-3)
후에 공부하게 될 것이나, 전단탄성계수 G는 영계수 E와 포아손 비 를 사용하여 다음과 같이 나타낼 수 있다.
2.3-5)
식3.3-5)는 비교적 필요한 경우가 많으므로 기억해 두면 좋다.
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탄성계수와 관련된 주요 용어: 등질(等質, homogeneous)과 등방성(等方性, isotropic)
탄성계수가 물체내의 장소에 따라 변하는 경우를 비등질(非等質, non-homogeneous or heterogeneous)이라 하며, 탄성계수가 물체내의 위치의 관계없이 일정한 경우를 등질(等質, homogeneous)이라 한다.
방향에 따라 탄성 성질이 서로 다른 경우를 이방성(異方性, anisotropic)탄성체라 하며, 특히 직교하는 세 방향 x, y, z에 대해 서로 다른 탄성 성질을 갖고 있는 경우를 직교이방성(直交異方性, orthogonal anisotropic)이라 한다.
모든 방향에 대해서 탄성적 성질이 같은 물체를 등방성(等方性, isotropic) 탄성체라 한다. 등질(homogeneous)과 등방성은 다른 것이며, 이방성이라 하더라도 장소에 관계없이 탄성 성질이 같으면 등질(homogeneous)이다.
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※실험방법
1. 시편준비, 시편측정부분을 매끄럽게 하기위해 사포질을 합니다. 게이즈 리드선을 준비하여 시편에 본드로 붙입니다. 하나는 축 방향으로 붙이고 하나는 가로방향으로 붙여 줍니다. 잘 붙여주기 위해 본드에 붙지 않는 이형필름을 위에 놓고 꾹꾹 눌러줍니다.
2. Instron 5582 P9737 기계에 시편을 고정 시킵니다. 이때 위아래로 각 4곳을 돌려서 고정시킵니다. 각 부분에 고른 힘을 분배하기 위해 2번째 사진의 기구로 고정시킵니다.
3. 각 게이즈 리드선을 채널에 고정 시켜 줍니다. 축방향 리드선은 채널1에 가로방향 리드선은 채널2에 고정시켜 줍니다.
4. Fine Position은 시편물렸을 때 시편이 살짝움직이면서 좋은 위치로 가게 만들어 주는 기능입니다. 시작하여 당기면서 빗겨 남을 방지하기 위해 미리 임의로 평평하게 당겨 놓는 것입니다.
5. AC strain Amplifier와 컴퓨터를 0점에 맞추어 놓습니다.
6. 스타트를 하면 고정된 시편을 1분당 2mm로 파단에 이르기까지 늘려줍니다.
7. 시편이 끊기면 결과치 출력하고, 컴퓨터 스톱 시킵니다.
5. 실험결과
Strain - Stress Graph
탄성계수 (E) = = = 30.566 ( GPa )
인장강도 = = = 0.196GPa
프아송 비 = -
축방향변형
횡방향변형
프아송비
0.016
-0.004
0.25
0.029
-0.009
0.31034
0.042
-0.012
0.28571
0.054
-0.013
0.24074
0.065
-0.016
0.24615
0.077
-0.023
0.2987
0.087
-0.025
0.28736
0.099
-0.027
0.27273
0.112
-0.033
0.29464
0.124
-0.037
0.29839
0.134
-0.039
0.29104
0.146
-0.043
0.29452
0.159
-0.047
0.2956
0.168
-0.051
0.30357
평 균
0.28354
6. 오차분석
1) 저희가 아무리 시편을 잘 고정시켰다 하더라도 시편에 제대로 잡히지 않았을 수 있으므로 시편이 Grip 부에서 미끄러짐이 발생할 때 시험기 자체에서 측정되는 변위에는 오차가 발생할 수 있습니다.
2) 게이즈 리드선을 붙일 때에 대충 눈짐작 만으로만 붙였기 때문에 정확히 횡방향과 수평 방향으로 붙여지기 어렵습니다. 그러므로 오차가 발생할 수 있습니다.
3) 시편을 사용함에 있어서 표면이 깨끗한 시편을 사용해야 합니다. 그래서 사포로 표면을 깨끗하게 하기 위해 문질러 줬는데 그때에 제대로 문지르지 않았을 수도 있기 때문에 그 이유로 오차가 발생할 수 있습니다.
4) 시편을 고정시킴에 있어서 위아래 총 8방향에서 같은 힘으로 시편을 고정 시켜 주어야 하나 그중 한곳 어딘가 고정시키는 힘이 적게 작용하거나 많이 작용 했을 수 있습니다. 그로 인해서 오차가 발생할 수 있습니다.
5) 그리고 게이즈 리드선을 부착하였을 때 당시 실험실에 습도가 많았다면 그 습도에 관한 오차가 발생 할 수 있습니다.
7. 고찰
책으로 보고 배우기만 했던 인장 실험을 직접 해볼 수 있는 좋은 기회가 되었다. 그리고 금속이 파단에 이르기까지의 하중-변형율 곡선의 선도가 어떻게 만들어지는지 알게 되었다. 또한 금속별 탄성계수 포아송비 등에 관해서도 알 수 있었다. 그리고 어떤 시험이든 시험을 함에 있어서 주의해야 할 점이 매우 많다는 것을 배우게 되었습니다. 조그만 부주의도 그 시험에서 큰 오차라는 결과로 돌아올 수 있기 때문입니다. 이번 실험을 통해 제가 공학자로서 재료를 선택함에 있어서 신중함을 기하지 않으면 않되겠다는 생각을 해보았습니다. 앞으로도 이런 실험들을 통해 책으로만 배워 왔던 이론들을 실제로 적용해볼 수 있는 기회가 많아 졌으면 좋겠습니다.

키워드

인장실험,   탄성계수,   인장강도,   프아송비