인장시험레포트

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목차

1. 인장 시험

2. 응력-변형률 선도(Stress-Strain diagram)

3. Strain Gage

본문내용

앙부의 3개소의 단면적의 평균치를 구한다.
(3) 표점 거리는 적당한 측정기를 사용하여 규정치수의 0.1%의 수치를 측정한다. 다만, 100mm 미만의 치수에 대해서는 0.1mm까지 측정하여도 좋다.
(4) 응력-연신률 선도를 정리한다.
a. 상항복점 및 하항복점을 다음식에 의하여 구한다.
상항복점(σYU) = , 하항복점(σYL) =
σYU : 상항복점(㎏/㎟) σYL : 하항복점(㎏/㎟)
PYU : 시험기의 지침이 일시적으로 멈추거나 역행하기 이전의 최대하중
PYL : 시험기의 지침이 일시적으로 멈추거나 역행한 후에 일시 정지하는 하중
b. 항복 강도(인장 강도)를 구한다.
점 E이상으로 하중을 증가시키면 응력-연신율 곡선은 비례 한계를 벗어나게 되고, 점 YU에서 급격히 하중이 감소하여 점 YL의 하중으로 되는데 응력이 일정함에도 불구하고 시험편은 계속해서 변형한다. 이 때, 점 YU를 상항복점(upper yield point), YL을 하항복점 (lower yield point) 이라 한다.
주철이나 비철금속과 같이 항복점(yield point)이 뚜렷하게 나타나지 않을 때에는 위 그림과 같이 처음 변형이 탄성적으로 변하는 OA에 연신률 0.2%가 되는 점 S에 평행선을 그어 만난 점 B를 항복점으로 취급하는데 YU점 또는 B점의 하중을 시험편의 원 단면적으로 나누면 항복 강도(yield strength) 또는 내력(proof stress)을 구할 수 있으며 그림 Ⅶ-42를 참조하여 상부 항복점과 하부 항복점의 위치를 정확히 측정하는 것이 중요하다.
항복점은 연강과 같이 뚜렷하게 나타나는 경우도 있으나, 주철이나 대부분의 비철 금속 재료에서는 항복점을 결정하기가 곤란하다. 이러한 경우에는 0.2%의 영구변형을 일으키는 하중을 시험편의 원단면적으로 나눈 값을 내력으로 한다.
일반적으로, 항복 강도에 대한 하중점을 경계로 하여 그 이하의 영역을 탄성 영역, 이상의 영역을 소성 영역이라 한다.
c. 인장 강도와 파괴 강도
인장 시험을 하는 도중 시험편이 견디는 최대의 하중, 즉 그림 Ⅶ-41의 ①의 곡선에서 점 N에 해당되는 최대 하중(Pmax)을 시험편의 원 단면적(Ao)으로 나눈 값을 인장 강도(tensile strength, σt)라 한다.
인장 강도(σt) = 최대 하중(Pmax) / 시험편의 최초 단면적(A0) (kg/mm²또는 MPa)
kg/mm²×9.806 〓 MPa
최대 하중(N) 후에도 계속적으로 하중을 가하게 되면 어느 한 부분에서부터 네킹이 생기며, 점 N을 지나면 시험편 단면은 급속히 줄어들어 점 F에서 파괴된다. 이 때의 강도를 파괴 강도(fracture strength)라 하며 다음과 같이 나타낸다.
파괴 강도(σf) = 파괴 하중(Pf) / 시험편의 최초 단면적(A0) (kg/mm²또는 MPa)
d. 연신률
인장 시험을 할 때, 파괴되기 직전에 있어서의 표점 사이의 거리와 원표점 거리와의 차를 원표점 거리에 대한 백분율로 나타낸 것. 즉, 시험편이 절단된 후에 다시 접촉시키고, 이때의 표점 거리를 측정한 값 ℓ과 시험 전의 표점 거리 ℓo과의 차이를 ℓo으로 나눈 값을 %로 표시한 것을 연신률이라 한다.
e. 단면 수축률
시험편이 파괴되기 직전에 있어서의 최소 단면적 A(㎟)와 시험 전 시험편의 원단면적 Ao(㎟)과의 차를 원단면적으로 나눈 값을 %로 표시한 것을 단면 수축률이라 한다.
실험 시 판상 시험편의 경우 파단 면을 접촉시켰을 때, 폭의 중앙부에 틈새 CP가 있을 경우에는 아래 왼쪽 그림과 같이 CP의 치수를 빼지 않고, 표점 O1, O2 간의 거리로써 연신율을 산출하며 표점 사이의 중앙에서 절단한 경우의 파단 연신율의 값은 아래 오른쪽 그림 1을 참조하여 다음 식에 따라 추정치를 산출한다.
추정치 = (O1A + 2AB - 표점거리) / 표점거리 ×100(%)
2. 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 같다
응력-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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