실험보고서 - strain gage[스테인게이지] 실험

소개글

실험보고서 - strain gage[스테인게이지] 실험에 대한 보고서 자료입니다.

목차

1. 실험목적

2. 실험이론

3. 실험장치

4. 실험방법

5. 실험결과

6. 비교분석 및 오차

7. 후기

8. 참고자료

본문내용

te legs add
: adjacent legs subtract 이다
3. 실험 장치
Strain 측정창치
실험에 사용될 strain indicator는 Micro-Measurement사의 Model P-3500 Portable
Strain Indicator 이고 그 모양은 다음 그림과 같다.
4. 실험 방법
strain gage와 indicator를 다음그림과 같이 결선을 하고 다음과 같은 절차에 따라 strain을 측정한다.
1. 스위치를 키고 Balance knob를 사용하여 balancing 한다.
2. Gage factor Knob를 사용하여 gage factor를 맞춘다.
3. 하중을 증가하면서 strain을 읽는다.
4. 실험을 마친 후 측정된 strain에 알루미늄 합금의 Young\'s Modulus를 곱하여 stress를
계산한다.
5. 재료역학에서 배운 보에서 발생되는 응력 계산식 와 비교한다.
4.실험결과
▶ 측정값
길이(L)
255mm
폭(b)
25mm
두께(h)
5mm
E(Young\'s Modulus)
70GPA=
I (관성모멘트) ()
c(중심축으로부터의 거리)mm
2.5mm
g(중력가속도)
9.806
▶실험값()
질량(g)
하중(N)
strain
stress()
50
0.4903
0.000014
980000
100
0.9806
0.000030
2100000
150
1.4709
0.000045
3150000
200
1.9612
0.000061
4270000
250
2.4515
0.000076
5320000
300
2.9418
0.000092
6440000
350
3.4321
0.000108
7560000
400
3.9224
0.000124
8680000
450
4.4127
0.000139
9730000
500
4.903
0.000155
10850000
기울기 E=70Gpa
▶이론값
[하중에 의한 모멘트 ]
질량(g)
하중(N)
M (N*m)
strain
stress()
50
0.4903
0.1250
1.71433E-05
1200031
100
0.9806
0.2501
3.43003E-05
2401021
150
1.4709
0.3751
5.14436E-05
3601052
200
1.9612
0.5001
6.85869E-05
4801083
250
2.4515
0.6251
8.57302E-05
6001114
300
2.9418
0.7502
0.000102887
7202104
350
3.4321
0.8752
0.000120031
8402135
400
3.9224
1.0002
0.000137174
9602166
450
4.4127
1.1252
0.000154317
10802197
500
4.903
1.2503
0.000171474
12003187
기울기
▶비교분석
측정값
실험값
이론값
오차
질량(g)
strain
σ=Eε(Pa)
strain
σ=Mc/I(Pa)
strain
50
0.000014
980000
1.71433E-05
1200031
18.13(%)
100
0.000030
2100000
3.43003E-05
2401021
12.54(%)
150
0.000045
3150000
5.14436E-05
3601052
12.45(%)
200
0.000061
4270000
6.85869E-05
4801083
11.08(%)
250
0.000076
5320000
8.57302E-05
6001114
11.32(%)
300
0.000092
6440000
0.000102887
7202104
10.59(%)
350
0.000108
7560000
0.000120031
8402135
10(%)
400
0.000124
8680000
0.000137174
9602166
9.62(%)
450
0.000139
9730000
0.000154317
10802197
9.92(%)
500
0.000155
10850000
0.000171474
12003187
9.62(%)
6. 비교분석 및 오차
위의 그래프는 실험값(strain-질량, stress-strain)과 결과 값(strain-질량, stress-strain), 비교분석을 그래프로 나타낸 결과이다. stress-strain 그래프의 기울기는 탄성계수 E를 나타낸다. 그래프의 기울기를 비교하면 실험값은 탄성계수 값을 70GPA로 정해놓고 계산했기 때문에 70GPA의 일정한 기울기를 가진다. 이론값의 기울기 역시 약간의 오차가 있지만 70GPA에 가까운 기울기를 갖는다. 시편에 의한 오차는 거의 없었다.
질량에 따른 strain값을 비교해보면 오차율이 꽤 발생했다. 오차의 요인으로는 여러 가지가 있을 수 있다.
(1) strain gage 부착
손으로 직접 붙이기 때문에 정중앙에 붙이기란 힘들다. strain gage의 위치에 따른 오차가 생길 수 있다.
(2) 측정장치의 오류
odel P-3500 Portable Strain Indicator의 결함은 적을것으로 예상되나 기계역시 사람의 손으로 작동시키기 때문에 실험자의 미숙한 작동으로 인한 오차가 발생할 수 있다.
(3) 추의 질량
추의 무게는 정확하나 추를 달았을 때의 고정상태가 불량하여 원래 질량과의 차이에 의한 오차가 발생할 수 있다.
(4) 납땜 불량
strain gage과 terminal 그리고 전선을 연결하기 위해 납땜을 했는데 이거 또한 익숙하지 않은 경험이라 납땜 과정에서 오류로 인한 오차가 발생할 수 있다.
7. 후기
하중이 작용하는 알루미늄 합금 시편에 strain gage를 부착하여 하중을 가하고
strain을 측정하여 보에서 발생하는 응력을 구하고 재료역학에서 배운 내용을 검증하는 실험이었다. 시편에 strain gage를 부착하는 과정까지는 순조로웠으나 조원 모두 납땜을 해본 경험이 없어 여러번의 실패 끝에 완벽하진 않으나 비슷한 모양을 낼 수 있었다.
이전에 배웠던 이론을 직접 실험을 통해 확실하게 습득하게 되어 매우 유익했던 실험이었다. 시행착오도 겪고 오차도 발생했지만 결과적으로 비슷한 과정의 값을 갖게 되어 성취감을 느꼈다.
8. 참고자료
-2011년도 strain gage 부착 및 strain 측정실험 자료
-재료역학 (김두만著)

키워드

스테인게이지,   알루미늄 합금,   strain 측정실험