인장 실험 보고서

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인장 실험 보고서에 대한 보고서 자료입니다.

목차

1.서론

2.목적

3.실험이론

4. 실험방법

5. 실험결과

4. 결과 분석

☞ 참 고 문 헌

본문내용

쉽고 또 Pin과 구멍의 크기에 차이가 있을 때에는 b점에서 선접촉 상태로 되어 이 부분에서 항복변형이 특히 일어나기 쉽다. 이 때문에 시험편이 물리는 부분은 나사로 강하게 조여 주어 마찰력을 이용해서 구멍 주변의 변형을 방지하는데 유의해야 한다. 이외의 물리는 방식으로서 Drill Chuck나 Collut Chuck을 선재 시험용으로 쓰는 것도 있다. 쐐기형 또는 만방형 Chuck에서 시험편을 조이는 경우에는 이 물리는 부분에서 미끄러지기 쉽다. 이와같은 경우에는 거친 Emery Paper를 시험편에 대어 Chuck 취부의 미끄러짐을 막아야 효과적이다. 시험편이 경강선 또는 강재일 때 선재단면을 Hatching가공하여 미끄러짐을 막는다. ⒠와같이 끝을 넓혀 저용융합금(즉 50% Bi, 25% Pb, 1.25% Zn, 12.5% Cd:융점 60℃)나 White Metal(68% Pb, 12% Sb, 20% Zn:융점 280℃)을 주입하여 두껍게 하는 것도 효과적이다. 보통 Grip의 길이는 길게하나 치수가 부족하면Fig.1-3과 같이 같은 치수의 토막을 끼워 넣어 시험부를 바르게 잡는 것이 대단히 좋다. ⒡는 딱딱한 Ceramic재의 인장에 쓰이는 Taper방식의 Chuck이다. 쐐기형 ⒜의 경우 시험편을 조일 때 시험편에 압축력을 주게 되는 일이 자주 있으므로 조작은 신중하게 하여야 한다.
Fig 1-3 판, 봉 시험편을 잡는 방법
4.4연신의 정밀측정
연신을 정밀하게 측정하는 방법으로서는 Strain Gauge나 고감도의 차동변압기를 사용함이 편리하나 Fig.1-11에 나타내는 소위 Martens경 장치를 쓰는 수도 있다. 미소 연신 △L에 의해 능형 Knife Edge경 M가 θ만큼 기울면 망원경에 의해 cale의 움직임 A를 읽는다. Knife Edge의 높이를 m, Scale까지의 거리를 ℓ로 하면 △L은 대개 mA/2ℓL이다. 어떻든 연신계를 쓰는 경우라도 시험편의 굽힘효과를 막기 위해 반드시 좌우 양측의 표점거리로부터 변형을 구한다. 일반 금속의 경우 e법칙이 성립할 때 탄성율 및 탄성한도의 결정은 다음 요령으로 한다.
① 항복하중을 예상하여 이것을 Py로 한다.
② Py를 등분(n은 30정도가 적당)하고 이를 P0, P1, P2, …Pn-1로 한다. P1는 즉 5.00인 단순한 수치 쪽이 다음의 계산에 편리하다.
③ P0를 기준하중으로 정하고 이때의 변형을 0로 한다. 물론 ε0의 변형이 있다. 뒤에 이것이 보정한다
④ 다음의 표1-2와 같이 부하와 제하를 반복하여 그때마다 변형을 구한다. σi와 εi의 관계는 즉 Fig.1-12와 같이 된다.
그림-11. Martens경 장치
어떻든 연신계를 쓰는 경우라도 시험편의 굽힘효과를 막기 위해 반드시 좌우 양측의 표점거리로부터 변형을 구한다. 일반 금속의 경우 Hooke법칙이 성립할 때 탄성율 및 탄성한도의 결정은 다음 요령으로 한다.
① 항복하중을 예상하여 이것을 Py로 한다.
② Py를 등분(n은 30정도가 적당)하고 이를 P0, P1, P2, …Pn-1로 한다. P1는 즉 5.00인 단순한 수치 쪽이 다음의 계산에 편리하다.
③ P0를 기준하중으로 정하고 이때의 변형을 0로 한다. 물론 ε0의 변형이 있다. 뒤에 이것이 보정한다.
* 파단연신의 측정
파단연신을 측정하는 경우 파단이 표점사이 중앙에 있음이 바람직하나 중앙으로부터 표점거리의 1/4밖에서 파단이 일어났을 때는 재시험을 하지 않는 경우 다음과 같은 계산으로 연신을 구한다.
그림 1-13. 분할표선을 써서 연신율을 구하는 방법
그림 1-13과 같이 시험에 앞서 표점간(O1, O2)을 n등분한 분할선을 긋는다. 파단후 짧은 쪽의 파단상의 표점 O1의 파단위치 P에 대한 대칭점에 더욱 가까운 눈금 A를 구하고 O1, A의 길이를 잰다. 다음에 긴 파편상의 표점 O2와 A와의 사이의 등분수를 m으로 하여(Fig. 1-13에서는 m=9), m이 우수일 때는 A보다 O2방향에 (m+1)/2번째의 눈금을, m이 기수일 때는 (m-)/2번째의 눈금과 (m+1)/2번째의 눈금의 가운데 점을 B로 하여 AB의 길이를 잰다. 시험편의 O1, O2를 Lo로 하면 연신율 0 는 다음 식으로 구할 수 있다.
0=(O1A+2AB-Lo)/Lo*100%
5. 실험결과
변형전 : L(표점거리)=50mm , (외경)=14mm , b(단면적)=153.93mm
변형후 : L(표점거리)=45.5mm , (외경)=12.6mm , b(단면적)=120.69mm
2조의 인장실험 결과로 얻어진 시험편의 전단파괴 현상
*항복 하중 :
*최대 하중 :
*파단 하중 :
탄성계수 :
E=σ/ε=응력/변형율= 83.417kg/mm2
인장강도(tensile stress) :
σmax=Pmax/Ao=최대하중/초기단면적=
항복응력(yielding stress) :
σy=Py/Ao=항복하중/초기단면적=35.74kg/mm2
단면 수축율 :
z=Ao-A/Ao *100(%)=파단후 단면 감소량/초기단면적=19%
4. 결과 분석
이론적인 내용들과 관련지어 요약해보면 물체에 외력이 작용하면 물체는 변형되고 이 변형을 원상으로 되돌리려는 물체안의 힘과 같아 졌을 때 평형상태에 있게 된다. 이후 시편에 작용하는 외력이 증가하면 응력도 증가되어 변형율도 증가하게 된다. 따라서 항복점 이하에서는 계속해서 선형적으로 늘어나지만, 그 변형은 그다지 크지 않고, 하중을 제거하더라도 영구변형은 극히 적은 상태가 된다. 그러나 항복점을 지나면서 영구변형을 통해 이후 최대 항복 응력점에서 파괴 된다. 그리고, 그래프 이하 면적은 그 동안 흡수한 에너지라는 것도 알 수 있다.
이번 인장 실험은 생산공학 시간에 배운 ‘응력 - 변형률 선도’에 대해서 실험을 통해 재확인 하는 계기가 되었다. 이론적으로만 배웠던 그래프가 실제 실험에 있어서는 재료의 성질이나 실험과정을 통해서 달라질 수 있다는 것을 알게되었고 데이터 값이 비교적 이론적인 곡선에 비슷한 것으로 보아 데이터 측정이 잘 되었다고 평가할 수 있겠다.
☞ 참 고 문 헌
기계공학 실험, 부경대학교 기계공학부, 인터 비젼, 2001, pp 48～62

키워드

기계재료,   인장실험,   보고서