기계공학실험 인장시험(tensile test)

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목차

1. 실험 목적

2. 실험 이론

3. 실험 장치

4. 실험 결과

5. 실험 고찰

본문내용

을 증가시키지 않아도 변형이 갑자기 커지는 지점이 발생하는데 이를 상 항복점이라고 한다. 이때 금속 내부에 슬립으로 인하여 소성유동이 생겨 큰 내부 전위를 일으키면서 하 항복점이 발생하는데, 하 항복점을 지나면 영구변형은 더욱 증가한다. 일반적으로 항복점은 하 항복점을 의미한다.
⑤ 극한응력 (인장강도 또는 극한 강도) : 소성변형구간에서 재료의 변형률이 크게 생긴 후에는 재료의 원자 및 결정 구조가 변화를 일으키며 더 이상의 변형에 대한 저항력을 나타내기 시작한다. 따라서 하중이 증가하여야 변형 또한 다시 발생하게 되는 구간을 재료의 변형경화구간이라 하고, 이 구간의 최고 응력점을 극한 응력저점이라고 한다. 극한응력은 극한강도 또는 인장강도라 하며 연성재료나 취성재료에 관계없이 비교적 측정하기 쉬운 값이므로 재료의 강도를 표시하는 표준 값으로 하며, 이 점을 지나면 응력의 증가 없이도 변형이 계속되어 점 D에서 파탄된다, 이 구간을 네킹 구간이라고 하며, 시편이 축 방향으로 늘어나는 동안 가로방향으로는 수축이 진행되어 단면적이 감소가 일어나는데, C\'까지는 단면적의 감소량이 미소하여 응력-변형률 선도에 크게 영향을 미치지 않으나, 점 C\'부터는 크게 영향일 미치고 극한응력을 지나면 단면적의 감소량이 급격하게 진행되어 응력의 증가 없이도 변형이 일어나는 현상이 발생한다. 이것을 네킹(졸목 : 목이 급격히 줆어듬)현상이라 한다.
⑥ 0.2% 항복 강도 : 항복점이 확실치 않은 재료에서 0.2%의 영구 변형률을 가지는 점을 항복점 대신으로 생각하는데 이것을 0.2% Off set 항복강도 또는 내력이라고 한다. 일반적으로 연강이외의 금속재료들은 뚜렷한 항복점이 나타나지 않는다.
⑦ 연신율 : 시편이 파단 되기까지 생기는 전체 늘어난 양을 원래의 표점거리로 나눈 값이다.
⑧ 단면 수축률 (Reduction Area) : 단면적과 파단시의 단면적과의 비를 의미한다. 원형단면의 경우 파단후의 단면이 원형이 아니므로 긴지름과 짧은 지름을 측정하여 단면적을 구한다.
(2) 시편 형상 및 치수와 파단면 형상
인장시험기 또는 만능 시험기(universal tester)에 아래 그림과 같은 시험 시편을 척에 고정시키고 인장력을 가한다. 시편은 재질에 따라 KS에 규격화되어 있다.
그림 2는 그 한 예로 시험편의 표점을 편차로서 표시하여, 표점간격의 길이를 표점거리라 하고, 이것을 연신율측정의 기준으로 사용한다
3. 실험 방법
(1) 재료의 직경, 길이 등을 측정 기록 한다.
(2) 재료에 일정 간격(5mm)으로 가는 실선을 그어 실험 종료 후 재료의 부위 별로 인장된 길이비를 측정 할 수 있도록 한다.
(3) 재료를 상부 크로세트에 장착한다. (척 핸들을 이용하여 조임)
(4) 두 개의 스트레인 게이지를 각각의 재료의 0, 60 의 위치에 맞춘다.
- slip에 의한 계산오차를 줄이기 위해 스트레인 게이지를 설치한다.
(5) 하부 크로세트를 ③와 같은 방법으로 조이되 최대한 비틀림을 방지한다.
- 상하 부트로세트(상하부 척)은 환봉형 쐐기 형태이며 UTM기기는 서보모터로 작동되며 최고 10톤까지 힘을 가할 수 가 있다.
- 비틀림이 많으면 토크가 작용하게 되어 실험의 오차가 커진다.
(6) computer의 UTM control program을 실행한다.
(7) 결과 값을 화면으로 확인하고 text 파일로 저장, 출력한다.
(8) 위의 과정을 황동과, 강 시편 실험 시 동일하게 반복하게 각 각 두 번씩 실험한다.
(9) 산출된 각종자료를 graph화하여 재료의 특성을 파악한다.
(10) 계산한 이론값과 비교 분석한다.
4. 실험 장치
(1) 만능 시험기
(2) 황동시편 및 강 시편
(3) 제어 컴퓨터
(4) 만능 컨트롤러
(5) 버니어 켈리퍼스
(6) 하이트 게이지
5. 실험 결과
▷ 탄소강
(1) 연신율
표점거리
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
측정한 길이
5.5
6.4
6.5
6.6
5.7
5.5
5.5
5.6
5.4
5.1
5.1
5
연신율
110
128
130
132
114
110
110
112
108
102
102
100
<그래프 1>
측정한 위치(mm)
0-5
5-10
10-15
15-20
20-25
25-30
30-35
35-40
40-45
45-50
50-55
55-60
측정한 지름(mm)
9.22
7.88
6.84
8.34
9.22
9.42
9.52
9.64
9.64
9.68
9.68
9.74
단면적(mm²)
66.73
48.74
36.73
54.60
66.73
69.66
71.14
72.95
72.95
73.56
73.56
74.47
단면 수축률
(%)
14.99
37.90
53.21
30.44
14.99
11.26
9.36
7.07
7.07
6.29
6.29
5.13
(2) 길이변화, 단면수축율
<그래프 2>
<그래프 3>
<그래프 4>
<그래프 5>
▷ 연강
(1) 연신율
표점거리
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
측정한 길이
5.7
7.85
5.28
5.22
5.2
5.32
6.02
5.2
5.4
5.7
6
6.1
연신율
114
157
105.6
104.4
104
106.4
120.4
104
108
114
120
122
(2) 길이변화, 단면수축율
측정한 위치(mm)
0-5
5-10
10-15
15-20
20-25
25-30
30-35
35-40
40-45
45-50
50-55
55-60
측정한 지름(mm)
9.7
9.22
7.88
8.34
9.22
9.42
9.52
9.64
9.64
9.68
9.74
9.82
단면적(mm²)
73.86
66.73
48.74
54.60
66.73
69.65
71.14
72.94
72.94
73.55
74.47
75.69
단면 수축률
(%)
5.91
14.99
37.90
30.44
14.99
11.26
9.36
7.07
7.07
6.29
5.13
3.56
<그래프 1>
<그래프 2>
<그래프 3>
<그래프 4>
<그래프 5>
6. 실험 고찰
이번 인장실험에서 사용한 시편은, 외관상으로 봐도 만들어진지 오래 되었다는 것을 알수 있었는데, 이 부분이 실험

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인장,   인장실험,   인장레포트,   인장강도