[고체역학] 보의처짐 실험

목차

Ⅰ. 실험목적
　ⅰ. 실험일시 ⅱ. 실험장소 ⅲ. 실험환경 ⅳ. 담당교수

Ⅱ. 실험이론
　ⅰ. 이론적 해석 ⅱ. 용어정리 *곡률-굽힘모멘트 관계설명

Ⅲ. 실험방법
　ⅰ. 강철 보 ⅱ. 알루미늄 보

Ⅳ. 실험장치
　ⅰ. 양단 단순 지지 보의 전체사진
　ⅱ. 다이얼 게이지
　ⅲ. 5N의 추
　ⅳ. 10N의 추
　ⅴ. 자
　ⅵ. 레버

Ⅴ-Ⅰ. 실험결과 (강철)
　ⅰ. 강철보의 실험값 (1차)
　ⅰ-ⅰ. 강철보의 실험값 (2차)
　ⅱ. 강철보의 실험값 (평균)
　ⅲ. 강철보의 처짐 이론값
　ⅳ-ⅰ. 300mm지점의 게이지1의 실험값/이론값 그래프
　ⅳ-ⅱ. 600mm지점의 게이지2의 실험값/이론값 그래프

Ⅴ-Ⅱ. 실험결과 (알루미늄)
　ⅰ. 알루미늄의 실험값 (1차)
　ⅰ-ⅰ. 알루미늄의 실험값 (2차)
　ⅱ. 알루미늄의 실험값 (평균)
　ⅲ. 알루미늄의 처짐 이론값
　ⅳ-ⅰ. 300mm지점의 게이지1의 실험값/이론값 그래프
　ⅳ-ⅱ. 600mm지점의 게이지2의 실험값/이론값 그래프

Ⅴ-Ⅲ. 실험결과 (통합)

Ⅵ. 고찰

본문내용

5
600mm지점
1.095
2.27
3.47
4.665
5.855
7.065
8.26
9.445
ⅲ. 강철 보의 처짐 이론값
400mm/추
300mm/게이지1
600mm/게이지2
5N
1.36
1.20
1.14
10N
2.72
2.40
2.29
15N
4.08
3.60
3.43
20N
5.44
4.80
4.57
25N
6.80
6.00
5.72
30N
8.16
7.20
6.86
35N
9.52
8.40
8.00
40N
10.88
9.59
9.15
Ⅴ-Ⅰ. 실험결과 (강철)
ⅳ-ⅰ. 300mm지점의 게이지1의 실험값/이론값 그래프
ⅳ-ⅱ. 600mm지점의 게이지2의 실험값/이론값 그래프
Ⅴ-Ⅱ. 실험결과 (알루미늄)
ⅰ-ⅰ. 알루미늄 보의 실험값 (1차)
5N
10N
15N
20N
25N
30N
35N
40N
300mm
2.5
5.24
8.19
10.9
13.88
16.57
19.29
22.23
600mm
2.25
4.82
7.6
10.12
12.92
15.42
18.98
20.72
ⅰ-ⅱ. 알루미늄 보의 실험값 (2차)
5N
10N
15N
20N
25N
30N
35N
40N
300mm지점
2.58
5.43
8.19
11.1
14.12
16.36
19.32
22.93
600mm지점
1.98
4.63
7.2
9.9
12.78
15.85
18.64
20.7
ⅱ. 알루미늄 보의 실험값 (평균)
5N
10N
15N
20N
25N
30N
35N
40N
300mm지점
2.54
5.335
8.19
11
14
16.465
19.305
22.58
600mm지점
2.115
4.725
7.4
10.01
12.85
15.635
18.81
20.71
ⅲ. 알루미늄 보의 이론값
400mm/추
300mm/게이지2
600mm/게이지2
5N
3.38
2.56
2.18
10N
6.77
5.12
4.35
15N
10.16
7.67
6.53
20N
13.54
10.23
8.71
25N
16.93
12.79
10.88
30N
20.32
15.35
13.06
35N
23.70
17.90
15.24
40N
27.09
20.46
17.41
Ⅴ-Ⅱ. 실험결과 (알루미늄)
ⅳ-ⅰ. 300mm지점의 게이지1의 실험값/이론값 그래프
ⅳ-ⅱ. 600mm지점의 게이지2의 실험값/이론값 그래프
Ⅴ-Ⅲ. 실험결과 (통합)
*. 처짐량의 착오
고체역학 시간때가 문득 기억난다. 교수님이 수업시작하자마자 이런 그림을 그려놓고
어느 선이 맞냐는 질문을 했을 때, 모두들 노랑색 선이라고 하였다. 하지만 그
모두의 대답은 오답이었다.
그럼 그 이유를 설명하여 보겠다.
위 \'Ⅴ-Ⅱ. 실험결과\' 를 보면 알 수 있겠지만 a지점의 처짐이 c지점의 처짐보다
더 높은 수를 나타낸다는 것을 알 수 있을 것이다.
즉, 양단 단순 지지보의 실험을 할 경우, axL의 조건을 만족할 때에는
a게이지 수치가 c게이지 수치보다 높다.
b점의 힘은 b점의 기준에서 봤을때 a와는 100, c와는 200의 차이가 난다.
요점은 바로 여기있다. 우리들은 상대적인 착오를 많이 하게 된다.
왼쪽 끝단의 기준에서 봤을 때는 모르지만 b점을 기준으로 하면 모두들 이해가
쉬울 것이라 생각된다.
하지만 x가 L의 정중앙에 있다면 물론 a게이지 수치와 c게이지 수치는 동일하다.
이론으로만 배워서는 지식을 100%습득하지 못한다.
몸으로 체험하며 배워야만 100%습득이 가능하지 않을까 다시 한 번 생각해 본다.
Ⅵ. 고찰
이번 실험에서는 양단 단순 지지 보의 실험을 하였다.
강성의 재질이 다른 강철 보와 알루미늄 보에 하중을 가하였을 때, 그에 따른 처짐량을 처짐 곡선
방정식으로 이론값을 먼저 도출한 다음, 직접 실험을 하여 그 실험값과 이론값을 그래프로 나타내
오차를 비교하여 보았다.
“이론값과 실험값은 일치 할 수가 없나?!” 하는 의문이 들 정도로 이번 실험 역시 많은 오차가
생겼다.
300mm지점의 다이얼 게이지1 보다 600mm지점의 다이얼 게이지2 가 더 많이 처진다는 사실은 윗장에서
이미 밝혀서 생략하기로 하겠다.
그리고 또 한가지 사실은 오차 또한 게이지1 보다 게이지 2가 더 많이 차이가 난다는 사실을 알
수 있었다. 오차의 요인으로는 많은 것을 들 수 있으나 그중에 수치의 변화에 영향을 미칠만한
요인을 몇 가지 적어볼까 한다.
첫 번째, 기계적 오작동이다.
양단 단순 지지 보의 실험은 예전의 압력용기실험과 비교하자면 아날로그 시계와 디지털 시계차이일
것이다. 게이지 눈금조차 우리 눈으로 확인하여, 수치를 기록하니 오차가 날 수 밖에 없고, 게이지
성능 또한 그리 좋지 않다는 것을 알 수 있을 것이다.
두 번째, 알루미늄은 탄성력이 약한 재질이다.
탄성력이 약한 재질은 약간의 하중에도 변형을 쉽게 일으킬뿐더러, 변형을 일으킨 후 곧바로 본래의
형태로 돌아가지 않는다. 그래서 원래 수평이 아니고 약간 휘어져 있었을 가능성을 무시할 수 없다.
세 번째, 실험장치가 고정보가 아니었다.
고정이 돼있지 않다는 것은 약간의 하중과 진동에서도 a,b,c의 위치가 변할 수 있는 가능성을 암시하고
있다.
위의 오차 가능성의 요인은 세 가지만 들었지만, 실제로는 환경, 미세한 진동, 게이지 관찰자의
시력, 실험자의 추를 올려놓는 시간 등 수없이 많다는 것을 말하고 싶다.
그럼 이제 위 오차 가능성 요인을 최소화 시킬 개선방안을 적어 볼까 한다.
첫 번째, 기계적 오작동을 막기 위하여, 수동보다는 자동화가 되어야 한다.
제아무리 시력과 운동신경이 섬세하여도 기계에 못 미친다는 것이다.
두 번째, 탄성력이 약한 재질을 실험할 시에는 여러 가지 요인을 더욱 더 고려하여 실험을 행하여야 한다.
우선 추를 놓는 시간도 일정해야 하며, 한번 실험한 보를 다시 사용하려면 완벽히 수평을 이루는지
꼭 확인을 하고 사용하여야할 것이다.
세 번째, 실험장치는 꼭 고정보여야 할 것이다.
그리고 마지막으로 오차를 최소화할려면 같은 공간에서 같은 시간때에 같은 관찰자와 실험자가
같은 환경에서 실험을 하여야 할 것이다. 위의 조건을 모두 만족시키는 것은 불가능 할 것이라
생각된다. 그렇지만, 최대한 똑같은 환경을 만들려고 노력해야 하는 문제가 바로 우리들의 미래의
숙제가 아닐까 생각해본다.

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보,   고체역학,   보의처짐,   실험