실험보고서 - 경도시험에 관한, 두금속의 탄성계수 비교

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실험보고서 - 경도시험에 관한, 두금속의 탄성계수 비교에 대한 보고서 자료입니다.

본문내용

관점에서,
일반적으로 물체를 양쪽에서 적당한 힘(F)을 주어 늘이면, 길이는 L0에서 Ln으로 늘어나고 단면적 A는 줄어든다. 또한 잡아 늘였던 물체는 힘을 제거하면 다시 본래의 형태로 돌아온다. 물체가 늘어나는 길이의 정도를 변형률(S)이라하며 S=(Ln-L0)/L0 로 나타낸다. 또한 물체를 늘릴 경우 잡아늘인 힘을 단면적 A로 나누어 변형력(T)라하며 T=F/A로 나타낸다. 영률은 변형률과 변형력 사이의 비례 관계를 나타낸다.
☞그에 따른 성질에대한 설명,
물체는 하중을 가하다가 , 그 하중을 제거하면 원래의 상태로 돌아가는 성질이 있는데, 이를 탄성이라 합니다. 그러나 가해준 하중이 탄성영역 이상으로 가해질 경우 (항복강도 이상의 하중더 이상 원 모습으로 돌아올 수 없습니다. (즉, 소성변형이 일어납니다.)
Stress와 Strain사이의 선형적 관계는물질의 탄성영역내에서만 성립하기 때문에 영률을 연신탄성률이라고도 합니다. 영률은 물체의 굵기나 길이와는 관계없이 물질에 따라 거의 정해진 값으로서 물질의 특성입니다. 영률은 압력(하중)이 그 물질의 항복강도를 넘지 않는 한도내에서 늘어나거나 줄어든 길이를 계산하는데 사용된다.
Strain gauge에 대해 조사하라.
⇒Strain gage는 기계적인 미세한 변화(strain)를 전기신호로 검출하는 sensor 이다. Strain gage는 기계나 구조물의 표면에 접착해 두면 그 표면에서 생기는 미세한 치수의 변화, 즉 strain을 측정하는 것이 가능하고, 그 크기로부터 강도나 안정성의 확인을 하는데 중요한 응력(Stress)을 알 수 있다.
Strain gage의 원리는 저항을 응용한 것이다. 저항 소자는 길이 변화율과 저항의 변화율이 비례하는 특성을 갖는데 Strain gage는 바로 이 특성을 응용한 것이다. 이 변형률과 저항 변화율의 비를Gage factor라고 하며 Strain gage 제작사에서 제공되는 값을 사용한다. 측정된 Strain은 브리지 회로의 출력전압으로 나타나지만 실제로는 저항의 변화를 측정하는 것이므로 Gage Factor만 있으면 저항 변화량으로부터 변형률을 구할수 있다.
★ 스트레인게이지 측정방법
① 주어진 시편의 폭과 두께를 측정 한다.
② 시편의 끝단에 약 5cm 떨어진 거리에 선 b를 그어준다.
③ 길이 L만큼 떨어진 거리에 선 a 를 그려주고 a 의 위치에 스트레인게이지를 붙여준다.
④ 시편의 A부분을 치구에 물려주고 스트레인게이지와 P3-strain indicator를 연결하여 준다.
⑤ b부분에 무게를 알고 있는 3개의 추를 달아 스트레인을 측정한다.
⑥무게를 알지 못하는 추를 달아 스트레인을 측정한다.
⑦ 시편의 끝단을 치구로 3가지 다른 각각의 변위를 주어서 스트레인을 측정한다.
⑧ 임의의 변위를 주어 스트레인을 측정한다.
★ 그림에 대해서,
∴
게이지의 길이 변화율(△L/L), 곧 Strain(ε)과 저항변화율(△R/R)은 비례한다.
그러므로 비례상수(Gage Factor)가 존재한다.
만능재료시험기를 이용한 Strain-Stress curve 측정기의 작동원리와 측정방법에 대해 조사하라.
1)Strain-Stress curve(응력변형곡선) 측정기의 작동원리
⇒ 물체에 하중이 작용할 때, 그 내부에 생기는 응력과 변형과의 관계를 나타내는 곡선. 주로 재료의 비례한도, 탄성한도, 항복점, 극한강도, 연신율 등 재료가 지닌 역학적 여러 성질을 나타내기 위하여 사용한다. 고분자 재료의 가장 기본적인 기계적인 특성을 알아내기 위해서는 재료에 응력을 가한 뒤, 이에 따른 변형율을 측정하여 stress-strain 곡선을 구하는 것이 가장 일반적인 방법이다.
1)Strain-Stress curve(응력변형곡선) 측정기의 측정방법
⇒ ASTM(American Society for Testing and Materials)
이러한 규격을 통해서 각 규격의 size를 일원화 시킨 뒤 각각의 실험을 하게 되는데 그 실험 역시 ASTM이라는 규격화된 실험방법을 통해 일원화시킨다.
실험 항목을 설정한다.
각 실험에 맞는 실험규격과 시편규격을 설정
시편의 물성을 측정한다.
2) 실험관련 기타 이론적 배경 지식
① 재료의 기계적 성질
· 탄성변형: 하중이 제거되면 원상태로 회복될 수 있는 변형. 이는 하중이 제거되면 부품이 원래의 크기로 돌아감을 의미한다.
· 소성변형: 탄성을 가진 물체는 힘을 가하면 형상이 바뀌었다가 힘을 제거하면 원래상태로 돌아간다. 하지만 금속 등의 많은 고체재료는 탄성한계가 작아 강한 힘을 주면 돌아오지 않는 영구변형이 일어난다. 이렇게 힘을 주어 모양을 바꿀 수 있는 성질을 가소성이라고 하고 이러한 영구변형을 소성변형이라고도 한다.
· 인장강도: 소성변형 후, 계속적으로 소성변형을 일으키기 위해서는 응력이 증가되어야 하며, 응력은 최대 응력점까지 증가한 후 다시 감소하다가 파괴점에 이름.
· 연성: 재료의 또 다른 중요한 기계적 성질로서 파괴가 일어날 때까지의 소성변형의 정도를 나타내며, 파괴시 소성변형이 거의 수반되지 않는 재료를 취성재료라 한다. 인성을 정량적으로 표시하기 위하여 신장률, 단면적 감소율을 사용한다.
· 탄력: 변형을 주고 있는 외부 힘에 반발하는 힘을 말하며 탄성력 또는 복원력이라고도 한다. 모든 물체는 어느 정도의 탄성을 가지고 있고, 탄력이 뚜렷하게 나타나는 물체를 탄력이 크다고 한다.
· 인성: 파괴가 일어나기까지의 재료의 에너지 흡수력을 뜻한다. 시편의 기하학적 형상 또는 하중을 가하는 방법은 인성 측정에 크게 영향을 미친다.인성이 큰 재료는 항복 강도와 연성이 커야 한다.일반적으로 연성재료가 취성재료보다 인성이 크다. 높은 항복 강도와 인장 강도를 갖는 취성 재료는 연성 재료보다 연성이 작으므로 낮은 인성 값을 갖게 된다.
· 경도: 소성변형에 대한 재료의 저항성을 나타내는 또 하나의 중요한 기계적 성질이다. 결과 얻어진 금속의 단단한 정도를 말합니다. 따라서 경도가 높을 수록 금속이 단단하다는 뜻이 됩니다.
② 열처리의 종류
· Normalizing(불림)
목적 : 결정립을 미세화시켜서 어느 정도의 강도증가를 꾀하고,

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