인장 실험 인장 압축 충격 소성 탄성 그래프 변형률 응력 실험 시험

소개글

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목차

1.실험목적

2.준비물

3.이론
a.응력
b.변형률
c.응력-변형률 선도
d.백분율 신장
e.면적의 백분율 증감
f.인장강도
g.변형률 속도 민감도
h.강도계수(K) 및 가공경화지수(n)

4.실험순서

5.실험결과분석

6.실험소감

본문내용

험편에 서서히 인장하중을 가해서 재료의 항복점, 내력, 인장강도, 신장, 드로잉 등 기계적인 여러 성질을 측정한다. 인장시험에는 이밖에 비례한도, 탄성한도, 탄성계수, 일 용량 등도 측정할 수 있으며, 가해진 하중과 신장과의 관계를 나타내는 선도도 구할 수 있다.
3. 송곳
인장시험편에 시험 전 일정한 거리를 알아 볼 수 있을 정도로 체크한다.
시험 후 체크 한 일정한 거리와 파단 된 후 거리를 측정하여 비교 할 수 있도록 한다.
4. extensometer(익스텐소미터)
시험편의 늘어남을 측정하는 장치 분당 10mm로 늘린다
소재에 응력이 생기게 한 후에 그의 변형량을 측정하기 위한 장치. 일반적으로 기계적 방법에 의해서 하는 것이 많다.
5. 버니어캘리퍼스
시험편의 시험 전 초기 거리와 시험 후 거리를 정밀하게 측정할 때 사용된다.
3. 이론
a. 응력
물체의 변형된 정도를 나타내는 개념으로 변형이라는 개념을 사용하고 이때 물체를 변형시키는 힘을 변형력이라 한다. 단위는 N/m^2 또는 pa을 쓴다.
인장변형력은 그림과 같이 막대기나 줄을 양쪽에서 장력 F로 잡아당길 때 단면을 확대해보면 단면의 오른쪽 부분에는 힘(F)이 왼쪽으로 작용하고 있고, 왼쪽 면은 그 반대로 작용하고 있다. 단면에 작용하는 힘(F)을 단면의 면적 A로 나누어 준 값을 인장변형력이라고 정의한다. 반대로 막대기나 줄에 압축되는 힘이 작용할 경우에 이 힘을 단면의 면적으로 나누어 준 것을 압축변형력이라고 한다.
b. 변형률
변형도 또는 변형률은 응력으로 인해 발생하는 재료의 기하하적 변형을 나타낸다. 즉, 변형도는 형태나 크기의 변형을 의미한다.
공학에 있어서 변형도는 다음과 같이 정량화해 나타낼 수 있다.
여기서 는 재료의 초기길이이며, 은 양(인장일 경우) 또는 음(압축일 경우)의 값을 가질 수 있다. 변형도는 무차원의 값이며, 종종 m/m, in/in 또는 %로 나타내기도 한다.
c. 응력-변형률 선도
응력변형률곡선이라고도 한다. 주로 재료의 비례한계, 탄성한계, 항복점, 극한강도, 신장률 등 여러 역학적 성질을 표시하는 데 사용한다. 보통 재료시험기로 단축인장, 압축 등의 시험을 통해 얻는다. 인장시험을 할 때에는 대부분 재료의 시편을 일정한 속도로 잡아당겨 변형량을 증가시켜 그 응력을 측정하는데, 이로부터 하중변형곡선을 얻을 수 있다. 이 하중변형곡선으로부터 시편의 크기와는 관계가 없는 응력변형률곡선을 구하여 인장시험의 결과를 나타낸다. 일반적으로 응력변형률곡선은 공칭응력과 공칭변형률로 나타낸다.
탄성변형 영역에서는 실제적인 물질의 이동이 일어나지 않기 때문에 가해지는 힘이 풀어지면 재료는 원래 상태로 돌아간다. 그러나 항복점을 지나면 재료가 잡아당기는 힘을 견디지 못하기 때문에 물질의 이동이 일어난다. 이 부분을 소성변형 영역이라고 하며 가하던 힘을 풀더라도 재료는 원래 상태로 돌아가지 못한다. 응력변형도곡선의 또 다른 의미는 재료에 가한 힘의 일부가 물질의 이동이라는 형태로 재료에 흡수된다는 점이다. 즉, 가해지는 힘의 일부가 소성변형에 사용되며 여기에 사용된 힘은 탄성변형에 사용되는 힘과 달리 다시 회복되지 않는다. 따라서 연성재료의 경우에는 항복강도 이상으로 재료에 힘을 가하더라도 그 일부의 힘이 재료의 소성변형에 의해 흡수 되면서 재료가 늘어나고, 취성재료의 경우네는 소성변형이 거의 일어나지 않으므로 재료에 가해지는 힘의 모두가 그대로 파괴에 사용되어 항복강도 이상의 힘이 가해지면 순간적으로 파괴가 일어난다.
d. 백분율 신장
길이 인 판의 양끝을 크기 F인 힘으로 잡아당겨 늘렸을 때에 판의 길이가 로 되었다고 하면, 은 판이 늘어난 길이이다.
이 값은 일반 탄성체에서는 1보다 훨씬 작다. 힘이 탄성한계 내에서 작용한다면, . 후크의 법칙에 따라 가해진 힘의 크기에 비례한다. 이 늘어난 길이를 퍼센트로 나타낸 양, 즉(이 연신율이 된다.
연신율
(파단 될 때까지의 길이, 변형률은 아무 때나)
e. 면적(단면)의 백분율 증감
인장시험시 시험편의 파괴 직전에 최소단면적 A와 원단면적 와의 차를 원단면적 에 대한 백분율로 나타낸 것을 단면수축률이라 한다. 초기와 최종직경의 크기를 이용하여 단면수축률은 다음의 식으로 결정될 수 있다. 면수축률은 연신율과 같이 금속연신 측정값이며 금속질의 지표가 된다. 단면수축률은 금속시편 내에 개재물과 기공 같은 결함이 존재하면 감소한다.
, :단면수축률[%] :파단면을 맞붙였을 때의 최소단면적[]
:원 단면적[](단면적의 수치는 1자리로 끝

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