[고체역학 및 실험Ⅱ] 압력용기 실험

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[고체역학 및 실험Ⅱ] 압력용기 실험에 대한 보고서 자료입니다.

목차

1. 실험 목적
2. 이론
3. 실험 순서
4. 실험 결과 및 고찰
5. 결과 및 토의

본문내용

실험값과 이론값의 비교
압력 용기의 t=2mm, r=60mm(외경 118mm), 재료가 steel이므로 이론적 E=210GPa, =0.3
1) 을 구하고
(1=0.0981MPa)
2) E= 210GPa, = 0.3 이라 조건에 의한 공식에 의해 구해 서로 비교한다.
,
(= 원주방향 응력, = 축방향 응력 단위:MPa)
압력()
(이론값)
(실험값)
(이론값)
(실험값)
1
2.9430
1.9846
1.4715
1.0154
2
5.8860
4.9615
2.9430
2.5385
3
8.8290
8.0077
4.4145
4.2923
4
11.772
11.0538
5.8860
6.0462
5
14.7150
14.1000
7.3575
7.8000
6
17.6580
16.9154
8.8290
9.4846
(3) Strain 실험값과 이론값의 비교
1) 이론값
,
2) 이론값과 실험값 비교
압력()
(이론값)
(실험값)
오차(%)
(이론값)
(실험값)
오차(%)
1
11.9121
8
32.8
2.8029
2
28.4
2
23.8243
20
16.1
5.6057
5
10.8
3
35.7364
32
10.5
8.4086
9
7.0
4
47.6486
44
7.7
11.2114
13
16.0
5
59.5607
56
6.0
14.0143
17
21.3
6
71.4729
67
6.3
16.8171
21
24.9
(4) 실험적 Strain값을 이용하여 압력용기의 이론적 E,값 도출
,
압력()
E(MPa)
1
209,995.7
0.3000
2
209,995.7
0.3000
3
210,000.6
0.3001
4
209,997.5
0.3001
5
210,000.0
0.3001
6
235,732.5
0.1499
평균
214,287
0.2750
> 6번의 실험이 정확하지 못했음을 실험치로 얻은 E와 v값으로 알 수 있다. 6번실험을 제외한다면 실험치가 이론치와 거의 일치함을 확인할 수 있다.
(5) Gage#1(주응력방향)과 Gage#2(임의의 방향)사이의 회전각 계산
1)gage #2로부터 측정된 결과에 따른 회전각
압력()
gage #1 의
45에서 실험값
( )
( )
( )
( )
1
45.0000
35.2644
0(x)
54.7356
2
39.2315
39.2315
31.0909
63.4349
3
38.4317
43.7540
38.7220
72.8494
4
40.3591
44.0757
40.3591
79.6532
5
39.8301
44.2654
41.3171
90.0000(x)
6
41.9247
45.0000
42.9520
74.4986
평균값
40.7962
41.9318
38.8882
69.0343
5. 결과 및 토의
1) 밸브 조작에 있어서 사람이 직접 손으로 하다 보니 완벽한 조작이 힘들었다. 특히 밸브의 압력눈금을 보는 것이 사람의 눈으로 확인 하는 작업이어서 더욱 정확성을 기하기 힘들었다. 이로 인해 큰 오차가 발생했다고 생각한다. 그리고 Indicator의 값 역시 약간의 값이 왔다갔다 하면서 변하는 현상이 발생했는데, 이것은 외부적 영향에 의한 것이거나 아니면 실험을 하는 실험자의 영향에 의한 것으로 생각된다.
2) 첫 번째 의 strain값을 구함에 있어서 , 둘 다 이론치와 큰 오차를 보이는 것으로 확인 되었는데, 는 압력이 커질수록 오차가 감소하고, 는 압력이 커질수록 오차가 증가하는 현상을 보였다. 의 경우 실험에서 압력용기가 세로로 세워져 있기 때문에 압력용기 자체의 무게에 의하여 의 변화가 영향을 받았기 때문이라고 생각된다. 그에 비해 는 훅의 법칙에 의해, 는 포아성비와 곱해져 있으므로 상대적으로 압력이 커질수록 무게의 영향을 받은 의 영향을 적게 받아 오차가 줄어들었다고 생각된다.
3) 실험적으로 구한 E와 는 압력이 6일때를 제외하고는 이론치와 거의 일치함을 보인다.
이는 실험적으로 구한 strain값이 이론치와 큰 오차를 보이는데도 불구하고 얻어진 결과인데, 이는 E와 값들이 와의 값보다는 둘 사이의 비율과 연관이 있음을 보여주고 있다는 것을 알 수 있다.
4) gage#2의 각도를 구한 실험결과에선 in-plane shear stress는 0이므로 transformation 식에 넣어서 계산하면 이론적으로는 45°가 나와야 하지만 실험에서는 큰 오류가 발생한 것을 알 수 있다. 이것은 1)에서 설명한 이유와 동일한 이유에 의한 오차일 가능 성이 있으며, 실험 조작에 있어서 오류가 발생했을 가능성 역시 있다고 생각된다.

키워드

압력용기실험 ,   고체역학,   Strain Gage,   압력 용기 이론