[실험보고서] 광탄성 실험 - 광탄성 실험장치(polariscope)를 사용하여 외력을 받는 물체에 생기는 응력분포상태를 관찰하고 측정

소개글

[실험보고서] 광탄성 실험 - 광탄성 실험장치(polariscope)를 사용하여 외력을 받는 물체에 생기는 응력분포상태를 관찰하고 측정에 대한 보고서 자료입니다.

목차

1. 실험 목적
2. 이론 및 원리
3. 실험장치
4. 측정방법
5. 광탄성 실험의 내용
6. 계산과정
7. 고찰

본문내용

e compensation”이라 한다.
④ 만약 흑색무늬가 측정점에 나타나지 않고 색이 더욱 엷어지는 경향을 보이면 이는 보정기의 장축이 대수적으로 최소인 변형률()의 방향과 같다는 것을 의미한다. 이런 경우에는 보정기의 손잡이를 돌려 zero의 표시로 놓고 손잡이 H를 풀어 90도만큼 회전시킨다. 즉, 보정기의 장 축을 최대변형률()의 축과 일치시킨다.
등경선 변수(polarizer와 analyzer의 축이 기준 축과 이루는 각) 를 DIRECTION이라고 표시된 링의 반대편 눈금으로부터 읽고 부호와 함 께 기록한다. 그 다음 과정은 과정 ③과 같다.
⑤ 보정기에 나타는 수를 읽고 눈금측정그래프를 읽어 N값을 결정한다. 또는 그래프 상에 주어진 보정상수 d로 측정값을 나누면 된다.
⑥ 측정점의 주변형률 또는 주응력의 차이를
, 식을 사용하여 구한다.
5. 광탄성 실험의 내용
① 시편제작(플라스틱 모델 깎기 및 플라스틱 피복 입히기)
② 등경선(isoclinic fringe) 측정
③ 등색선(isochromatic fringe) 관찰 및 무늬차수 N값 측정
④ 굽힘모멘트를 받는 외팔보의 응력 측정
⑤ 응력집중계수(stress concentration factor) 측정
6. 계산과정
Measured Strain
Coating thickness ⇒
Metal specimen(beam) thickness ⇒
Wavelength of light used ⇒
Measured fringe order ⇒ N = 2.1
Fringe value ⇒
Measured strain in coating ⇒ ,
Ratio of coating thickness to specimen thickness ⇒
Correction factor for bending ⇒
Corrected strain ⇒
Elastic modulus for aluminum ⇒ psi
Poisson's ratio for aluminum ⇒
Stress in specimen(beam) at "A" ⇒
Calculated Stress
Distance from load P to measured point ⇒ L=150mm
Load ⇒ P=1kg
Width of specimen(beam) ⇒ W=30mm
Bending stress at "A" ⇒
7. 고찰
이번 실험은 광탄성 실험이었는데 실험 장비가 고장 나서 직접 실험을 해볼 수는 없었고, 이론적으로 공부해보는 것으로 그쳐야 했다.
기계공학 응용 실험책과 인터넷 백과사전을 참고한 결과 먼저 광탄성이란 유리·에폭시 수지와 같은 투명한 탄성체의 판(板)으로 모형을 만들어, 이에 외력을 가하여 판에 수직으로 편광(扁光)을 통과시키면 줄무늬가 나타나는데 이 현상을 광탄성이라고 하며 이 줄무늬가 나타나는 형태는 판의 내부에 생긴 응력(내력)에 따라 여러 가지로 변한다는 것을 알 수 있었다.
따라서 이 줄무늬를 적당한 방법으로 분석하면 응력의 크기와 분포를 알 수 있다고 한다. 이것을 공학적으로 여러 분야에 응용하여 효과적으로 이용할 수도 있을 것이라고 생각했는데 인터넷으로 찾아 본 결과 터치스크린과 편광현미경, 변형력 시험에 이런 원리가 적용되어 사용되고 있었고 그 밖에 표면응력을 측정하는 비파괴검사에도 쓰이는 등 주로 재료의 시험에 쓰이고 있었다. 이번 실험으로 광탄성이라는 새로운 공학 분야에 대해 접하며 자세히 알 수 있었고 한 가지 아쉬운 점은 실험을 직접 해보지 못한 것이다. 장비를 통해 하중에 따른 줄무늬 모양을 직접 보았다면 광탄성에 대한 지식과 더불어 실험원리에 대해 더 잘 알 수 있었을 것이다.
참고문헌
문운당(1999), 기계공학실험

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