[구조역학실험] 굽힘 실험 (Bending Test)

소개글

[구조역학실험] 굽힘 실험 (Bending Test)에 대한 보고서 자료입니다.

목차

1. 실험 목적
2. 실험 이론
　2.1 재료선택
　2.2 적용 이론과 영역
　2.3 굽힘 시험기의 특성
　2.4 변위 측정 방법
3. 실험 방법 및 장치
　3.1 실험방법
　3.2 실험장치
4. 실험 결과 데이터
5. 요약 및 결론
　5.1 결과 데이터 요약표
　5.2 결과 고찰
　5.3 Load Control 대신 Displacement Control을 사용한 이유
6. 질문 사항
　6.1 강하 량 (Axial Disp.) = 휨으로 볼 때, 정확하지 않은 원인 또는 이유는?
　6.2 현재 실시하는 실험에 대한 불안 요소 또는 오류 검출 및 수정 방안은?
7. 참고 문헌

본문내용

굽힘 실험 (Bending Test)




1. 실험 목적

► 굽힘 시험(Bending Test)은 시편을 일정한 거리만큼 떨어져 있는 두 지점에 올려놓고 시편의 파괴가 발생할 때까지 일정한 속도로 시편에 수직 하게 하중을 가해서 응력과 왜곡을 측정하는 실험이다.

► 실험을 통해 처짐을 이해하고 크로스 헤드의 강하 량을 탄성계수로 가정하면 Strain Gage를 부착하거나 거울장치를 사용하는 방법보다 정확성이 떨어지는 이유를 생각해본다. 또한 하중을 제거했을 때 탄성 구간과 소성 구간이 나타나는 것을 확인해보고, 최종적으로 오차의 발생 원인에 대해서 고찰해 본다.

► 응력의 크기, 분포, 변동 상태 및 방향을 예상하고 확인함으로써 부재나 구조물의 결함의 유무를 확인하고 부재의 단면 형상을 고려해서 구조물을 안전하게 설계 할 수 있다. 또한 선박의 각 부분에 걸리는 하중을 고려하여 재료를 선택할 수 있어서 선박이 안정성을 유지하는데 도움을 주기 때문에 굽힘 시험은 매우 중요하다고 할 수 있다.




2. 실험 이론

　2.1 재료 선택

　　굽힘 시험 때는 시편이 탄성범위에 있는 한, 응력은 중립 축에서의 거리에 비례하므로 각 위치에 의한 응력을 계산할
수 있다. 그러나 소성영역으로 들어가면 응력분포가 복잡하게 변화하며, 올바른 계산을 하기 어렵다.

　　이 때문에 취성(Brittle) 재료의 저항 시험 결과를 재료 역학적으로 해석하는 것은 의미가 있을지라도, 연성재료의 경우는 특수한 경우 (예를 들면 깊은 노치 시료의 굽힘 시험)를 제외하고는 계산이 곤란해지며, 탄성론에 기인하는 식에 의해 얻어진 값은 올바르지 않고, 단지 상대적인 값으로서 공업적으로 사용한다.

2.2 적용 이론과 영역

　≪ 글 - 그림 파일 ≫　⇒

옆의 식은 탄성상태에서의 최대 인장 또는 압축응력 (굽힘 응력) 을 표현한 것이다.
σmax = Mmax * e / I (기초 공식)
(e=중립 축에서 표면까지의 거리, I=단면 2차 모멘트, Mmax=최대 굽힘 모멘트)
따라서, 탄성 상태 내에서 적용 되는 법칙은 대표적으로 후크의 법칙을 들 수 있다.
후크의 법칙의 정의는 ‘고체에 힘을 가하여 변형시키는 경우, 힘이 어떤 크기를
넘지 않는 한 변형의 양은 힘의 크기에 비례한다’는 법칙을 말한다. 다시 말해서
탄성 한도 내에서는 응력과 변형률은 비례한다.
응력 = 탄성계수 * 변형률
즉, 이 식들을 탄성구간 내에서 유효한 식일지 몰라도 탄성구간을 넘어선 소성구
간에서는 유효하지 않는 식임을 증명하기도 한다.

키워드

굽힘,   Bending,   Load,   Displacement,   Stress,   3점 굽힘,   구조역학실험,   굽힘 실험