굽힘실험(재료의 탄성계수 측정)

소개글

굽힘실험(재료의 탄성계수 측정)에 대한 보고서 자료입니다.

목차

1. 시험제목

2. 시험 목적

3. 관련 이론
-보의 처짐
-단면의 관성모멘트
1)굽힘모멘트
2)탄성 상태에서의 최대인장(압축)응력
3)종탄성 계수와 굽힘, 하중의 관계
4)재료의 굽힘 강도
5)굽힘 모멘트의 곡률의 관계

-실험 측정치
-탄성계수의 결정

4. 기타학습
-단면계수에 따른 중량(weight)의 비교
- 단면계수에 따른 강도(stenght)의 비교
- 중량감소 및 강도향상을 위한 보의 형상설계 방향을 설명할 수 있는가?
- 재료의 기계적 성질인 탄성계수 E의 측정 방법을 설명할 수 있는가?

5. 느낀점

본문내용

대해서 크게 저항한다는 것을 알 수 있다.
1) 단면계수에 따른 중량(weight)의 비교
단면계수 Z= I(단면의 관성모멘트)/ C (중립축에서 단면 끝까지의 거리) 이고 단면계수의 단위는 길이의 3제곱이다.
단면에 따른 중량 비교는 중량이 서로 같다는 전제하에 위의 그림과 같이 원형단면 보다는
사각 단면이 더 큰 단면계수이다.
2) 단면계수에 따른 강도(stenght)의 비교
단면계수에 따른 강도 비교는 위 그림 처럼 사각단면과 원형단면을 가지고 비교했을때, b 를 1 로 h를 2로 d 를 1.5 로 가정 했을 때 사각 단면의 단면계수는 0.666값이 나오며, 원형단면의 단면계수는 0.331나온다. 이 결과로 알 수 있는 것은 단면계수가 높은 사각단면이 원형단면보다 강도가 강하다는 것을 알수있다.
3) 중량감소 및 강도향상을 위한 보의 형상설계 방향을 설명할 수 있는가?
보를 설계하는 목적 중 하나는 기능, 외관, 제조, 경비 등으로 부과되는 조건 내에서 가능한 효율이 좋은 재료를 사용하기 위함이다. 강도만의 견지에서 보면, 굽힘에서의 효율은 주로 단면의 형상에 의존한다. 특히 가장 효율적인 보는 재료가 중립축으로부터 실제적으로 가장 멀리 떨어져 있는 보이다. 주어진 재료의 양이 중립축으로부터 멀리 있을수록 단면계수는 커지고 단면계수가 커질수록 저항할 수 있는 굽힘모멘트는 커진다. 예) 폭이 b이고 높이가 h인 직사각형 형태의 단면을 고찰해 보자.
이고, 여기서 A는 단면적을 나타낸다. 이 식은 주어진 면적을 갖는 직사각형 단면은 높이 h가 증가할수록 더욱 효율적임을 보여준다. 물론 보는 높이 대 폭의 비가 너무 커지면 가루 방향으로 불안정해지므로 높이의 증가에는 실제적으로 한계가 있다. 그러므로 매우 좁은 직사각형 단면의 보는 재료의 불충분한 강도보다는 가로 방향 측면 좌굴로 인해 파괴될 것이다
4) 재료의 기계적 성질인 탄성계수 E의 측정 방법을 설명할 수 있는가?
그림1. (연성재료) 그림2.(취성재료)
탄성계수는 고체 역학에서 재료의 강성도를 나타내는 값이다. 탄성 계수는 응력과 변형도의 비율로 정의된다. 재료의 시험편에 대한 인장 또는 전단 시험으로 얻은 응력-변형도 선도의 탄성 구간 기울기로부터 탄성 계수를 결정할 수 있다.
그림1. 일반적으로 구조용 강은 명확한 항복점까지 선형적인 응력-변형도 관계를 보인다 이 선형 구간을 탄성 구간이라고 하며, 그 기울기를 탄성계수 또는 영의계수로 일컫는다
그림2. 강을 제외한 대부분의 연성 금속은 명확한 항복점을 갖지 않는다 이런 재료에서 항복 강도는 보통 \"오프셋 방법\"을 통해 정할 수 있는데, 이는 선형 구간과 같은 기울기를 갖는 직선을 가로좌표의 어느 특정한 점(종종 0.2%)을 지나게 할 때 생기는 응력-변형도 선도와의 교점으로 항복 강도를 정하는 방법이다. 그리고 굽힘시험에서의 탄성계수는 보의 처짐
공식 과 단면의 관성모멘트 공식 을 이용하여 측정치를 구할수 있다.
이 측정치의 평균값이 바로 탄성계수 E값이다.
5. 느낀점
이번 굽힘 실험을 통해서 강도와 연성을 측정하는 방법을 알 수 있게 되었고. 관련 이론을 통해 굽힘 실험원리를 알수있었고, 이러한 실험이 어디에 사용되는지도 알 수 있었다. 시험의 가장 큰 목적은 사용하고자 하는 재료의 성질을 이용하여 만들려는 구조물에 응용하는 것이며 많은 분야에서 사용된다고 하기 때문에 이 실험의 중요성은 매우 크다고 생각된다. 이 실험은 재료를 선택하여 사용함에 있어서 반드시 이루어 져야 하는 중요한 실험이라고 할 있다. 한 가지 아쉬운 점은 인장 실험때처럼 직접 실험을 할수 없었고. 재료가 준비가 안되서 눈으로 직접 볼 수 없었다는 점이 아쉬웠다.

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