인장실험레포트

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목차

1. 실험명 : 인장실험

2. 사용한 실험장치와 기구

3. 실험 목적

4. 실험에 관련된 이론

5. 실험 측정결과

6. 파단면 고찰

7. 실험에 대한 분석과 소감, 에로사항

본문내용

시험기들이 많이 있다.
2. 사용한 실험장치와 기구
<그림1> <그림2>
<그림1>.만능 재료 시험기
<그림2>.Extentsion meter :재료가 늘어난길이 측정하는 장비
2.1 인장실험기 원리
위의 그림은 인장시험기의 원리를 설명한 그림이다. 양쪽의 나사선이 회전 함으로 인하여 이송부가 상하로 움직이는 원리이다. 이송부가 위쪽 방향으로 이동하면 인장, 이송부가 아래쪽 방향으로 이동하면 압축이 된다. 이송부 위에 있는 하중 Cell에서 하중을 제어하고 컴퓨터로 신호를 보내게 된다.
3.실험 목적
인장시험은 공업용 재료의 기계적 성질을 알기 위한 기본적인 시험으로써 일정한 속도로 반대방향으로 잡아당기는 힘에 대한 물질의 저항성을 측정하는 실험이다. 재료강도에 관한 기본적인 설계 정보를 얻기 위해 가장 널리 사용된다. 이를 통해 공업용 재료의 변형 과정과 응력의 변화를 조사하며, 재료의 항복강도, 인장강도, 연신율, 단면 수축율 등의 기계적인 특성과 탄성한계, 비례한계, 포아송비, 탄성계수의 물리적 특성을 구하는 것을 목적으로 한다.이러한 특성은 기계 설계의 자료로 이용되며 생산된 제품의 품질관리와 화학 분석 및 현미경 조직 시험과 더불어 재료의 열처리 fabricating process 등의 검토, 미지의 재료에 대한 판정에 이용된다. 기계 및 구조물을 만들 때 사용되는 금속재료에 대해서는 한국 공업 규격 KSD 0801 ~ 0811에 규정되어 있다. 재료시험은 재료의 성질을 시험하게 되므로 그 재료의 일부에서 시험편을 잘라내어 이것으로 그 성질을 시험한다. 보통 환봉이나 판 등의 평행부를 갖는 시험편을 축방향으로 인장하중을 가해 하중과 변형을 측정한다. 이로부터 측정할 수 있는 값은 연성재료와 취성재료가 다르며, 연성재료에서는 인장강도, 항복점, 연신율, 및 단면수축율이고 취성재료에서는 인장강도와 연신율이다. 인장시험에 의해 측정될 수 있는 재료의 기계적 성질로서는 그 외에 비례한도, 탄성한도, 탄성계수, 진파단력과 Poisson비 등도 포함된다. 또 인장시험에 의해 구해지는 재료의 강도는 횡단면에 수직으로 작용하는 응력에 대한 시료의 강도값으로 Notch나 그 외의 원인으로 분포가 일정하지 않은 응력을 받는 경우의 항복점이나 파단강도는 재료가 항복이나 파괴에 따른 역학적 조건과 인장시험의 결과를 고려하여 대략 추정된다. 그리고 압축하중이나 반복하중에 의한 재료의 강도도 인장강도에 대한 비율로서 간주되는 예가많다. 즉 시험기를 사용하여 시험편을 서서히 인장하여 항복점, 항복강도, 인장강도, 연신율, 단면수축율 등을 측정하는데 목적이 있다.
4. 실험에 관련된 이론
1) 응 력
외력에 대하여 물체가 나타내는 내부 저항을 단위면적에 대하여 나타낸 것으로, 물체에 작용하는 외력에는 두가지 종류가 있다. 하나는 표면력으로, 정수압 또는 하나의 물체가 다른 물체로부터 받는 압력과 같이 물체의 표면에 작용하는 힘이고, 또 다른 하나는 체적력으로, 중력이나 자력과 같이 물체 내에 작용하는 힘이다. 따라서 응력은 엄밀히 정의하면 다음과 같다.
σ = P / A0
P : Load (외력)
A0 : 초기의 단면적
A: 변형된 단면적
2) 변형률
물체에 외력이 작용하면 형상이 변화하게 되고 이 변형을 단위길이로 나타낸 것이 변형률이다. 아래의 그림과 같이 시험편에 표시한 최초의 표점간 거리 가 외력으로 만큼 늘어났다고 하면 변형률(연신율)은 로 표시된다.
<변형률>
Young\'s modulus는 E = σ / ε 이며, 0.2% offset 항복강도( 0.2)는 변형율 =0.002이 되는 점에서의 응력을 말한다.
3) 응력과 변형율의관계
=upper yield point= lower yield pointM= maximum point F= failure P=proportional limit E= elastic limit
(1)응력-변형률 선도(Stress-Strain diagram) 인장시험으로부터 얻을 수 있는 기본적인 선도는 부가한 하중과 발생한 변위와의 관계를 나타내는 하중-변위선도(Load-Elongation Diagram)이다. 하중을 가하였을 때 단위 단면적에 작용하는 하중의 세기를 응력(Stress)이라 하고, 작용하중에 대한 표점 거리의 변화량을 표점 거리로 나눈 값을 변형률(Strain)이라 한다. 따라서 하중-변위선도에서 하중을 원래의 단면적으로, 변위를 표점 거리로 나누어줌으로써 응력-변형률 선도를 얻을 수 있다. 연강에 대한 대표적인 응력-변형률 선도는 그림과 같다응력-변형률선도상의 각 점은 다음과 같은 특성을 나타낸다.
① 비례한도(Proportional limit)
응력에 대하여 변형률이 일차적인 비례관계를 보이는 최대응력.
② 탄성한도(Elastic limit)
비례한도 전후에서 부과했던 하중을 제거했을 때 변형이 없어지고 완전히 원상 회복되는 탄성변형의 최대응력. 정확한 탄성한도를 결정하기 어렵기 때문에, 실제 어떤 정도의 영구변형이 생기는 응력을 탄성한도로 규정하고 있다. 영구변형의 변형률 값으로 0.01～0.03%사이의 값을 채택하는 경우가 많다.
③ 종탄성계수(Longitudinal elastic modules, Young\'s modules)
변형의 초기에는 응력과 변형률의 비가 비례한도내에서는 일정하다. 이 일정한 관계를 후크의 법칙(Hook\'s law)이라 하고 응력과 변형률 관계를 으로 표시된다. 여기에서 값을 종탄성계수라 하며 응력-변형률 선도에서 비례한도 이내의 직선부분의 기울기를 의미한다.
④ 항복점(Yield point)
응력이 탄성한도를 지나면 곡선으로 되면서 응력이 증가하다가 하중을 증가시키지 않아도 변형이 갑자기 커지는 지점이 발생하는데 이를 상 항복점이라고 한다. 이때 금속 내부에 슬립으로 인하여 소성유동이 생겨 큰 내부 전위를 일으키면서 하항복점이 발생하는데, 하항복점을 지나면 영구변형은 더욱 증가한다. 일반적으로 항복점은 하 항복점을 의미한다.
⑤ 0.2% 항복 강도
동, 알루미늄과 같이 항복점이 확실치 않은 재료에서 0.2%의 영구 변형률을 가지는 점을 항복점 대신으로 생각하는데 이것을 0.2% 옵

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