인장실험

소개글

인장실험에 대한 보고서 자료입니다.

목차

1.시험의 목적 (Object)

2.이론 (Theory)

3.시험 장치 (Description of Apparatus)

4.시험 방법 (produce)

5.결과 (result)

6. 토론 및 토의 (Debate or DISCUSSION)

본문내용

a)
인장강도 σu(MPa)
KSD 표준
시험치
KSD 표준
시험치
KSD 표준
시험치
알루미늄
70
210
20
200.32
70
228
황 동
96～110
115.27
70～250
395.84
200～620
471.51
강
190～210
754
200～700
456.16
340～830
536.93
진응력진스트레인의 관계를 그리시오.
강
알루미늄
황동
표점거리 50mm를 10mm씩 5구간으로 나누어 각 구간의 연신율을 구하시오. 국부수축이 발생하여 파단된 부분의 단면 감소율을 구하시오. 파면을 관찰하고 특징을 적으시오
표점구간
1
2
3
4
5
표점
거리
(㎜)
steel
10
10
10
10
10
표점간
전체길이
(㎜)
50
알루미늄
10
10
10
10
10
50
황동
10
10
10
10
10
50
변화된
표점
거리
(㎜)
steel
10.08
10.55
10.61
11.33
12.12
표점간
전체길이
(㎜)
54.66
알루미늄
10.41
10.72
10.8
11.02
12.65
55.6
황동
10.98
10.35
11.4
10.72
11.21
54.69
각 구간의 연신율
(%)
steel
0.008
0.055
0.061
0.133
0.212
표점간 전체 연신율(%)
0.0932
알루미늄
0.041
0.072
0.008
0.102
0.265
0.112
황동
0.098
0.035
0.014
0.072
0.121
0.0938
표점거리 50mm를 10mm씩 5구간으로 나누어 각 구간의 연신율을 구하시오. (음영부분에서 파단)
국부수축이 발생하여 파단된 부분의 단면 감소율을 구하시오
국부수축된 부분의 직경
(㎜)
steel
5.69
국부수축된 부분의 단면적
(㎟)
25.43
알루미늄
5.72
25.70
황동
7.59
45.25
단면감소율(%)=
=시편의 초기 단면적 ()
=국부수된 부분의 단면적 ()
Steel의 단면감소율
=49.41%
AL의 단면감소율
=48.88%
BRASS의 단면 감소율
=9.99%
파면을 관찰하고 특징을 적으시오.
Steel
강은 연성재료 답게 소성변형이 크고 육안으로 관찰할 수 있을 정도로 국부적 단면 수축현상인 넥킹현상이 발생한 것을 뚜렷하게 발견할 수 있었다. 그리고 파단시 컵콘형 파괴(cupandcon fracture)가 발생하였음을 알 수 있었다. 파단면은 울퉁불퉁하였는데 이것은 파단면에서 파단이 일어날 때 국부적으로 많은 변형을 받으면서 생긴 공극들이 늘어나면서 공극과 공극이 결합함으로 생긴 현상이다.
AL
알루미늄역시 강과 비슷한 파단면을 보여주었다. 연성재료의 특징인 전체적인 연신을 이번실험에서 보이지 않고 오히려 취성재료에서발견할 수 있는 네킹현상이 발견되었다. 파단면을 관찰해 보면 컵콘형 파괴가 발생하였다. 또한 파단면을 관찰해 보면 강보다 파단면이 더욱 울퉁불퉁하게 보인다.
BRASS
황동은 국부적 수축이 거의 일어나지 않음을 알수 있다. 변형이 가장 많은 3구간보다 오히려 5구간에서 파단 되었음을 알 수 있다. 이는 연성재료의 큰 특징이라고 할 수 있다. 또한 단면을 관찰 해 보면 파단까지 슬립으로 인한 많은 소성변형이 생긴 것을 확인 할 수 있다.
6. 토론 및 토의 (Debate or DISCUSSION)
인장시험의 목적은 시험편의 인장하중-변형량 관계를 측정하여 항복점, 인장강도, 탄성계수, 변형도, 단면감소율 등 기계적 성질을 알아보는 데 있다.
전체적인 시험 결과를 살펴보면 강이나, 황동의 경우는 표준치에 적합할 정도로 기계적 성질을 구할 수 있었는데 알루미늄의 경우는 비례한도부분이 눈으로 확인하기 어려울정도로 거의 수직선으로 올라가서 임의의 지점을 택해서 기계적 성질을 확인하였다. 결과적으로 인장강도의 값이 기준치보다 10배 이상이 많은 값으로 구해졌으며 인장강도는 응력-변형률선도에서 항복점이 나타나지 않고 부드러운 곡선을 그려져 0.2%offset으로 구한 값이다.
탄성계수나 항복강도의 크기는 강이 제일 컸다. 이론적으로 세 시험편의 물성치는 강-황동-알루미늄의 순이다. 또한 연신율과 단면감소율을 알 수 있었는데 전체적으로 강의 경우 네킹으로 인한 연신과 단면감소율을 제외한다면 전체적으로 강이 황동이나 알루미늄보다 취성적인 재료라는 것을 알 수 있었다. 그러나 강 하나만을 보았을 때 그 연신율이나, 단면 수축율은 연강과 같은 연성재료의 성질을 보여주었다. 주목할 점은 알루미늄과 강에서는 국부적인 단면감소(네킹)이 크게 일어났음을 알 수 있다. 원래 네킹현상은 취성에서 나타나는 큰 특징인데 실험에서는 연성재료인 알루미늄에서도 크게 나타나게 되었다. 이는 알루미늄 시편 내부에 결함이 있어서 파단부위에 응력집중이 일어나게 되어 생긴 결과라고 생각되어 진다. 황동은 연성재료의 특징답게 네킹현상이 거의 발생하지 않은 것을 볼 수 있었다.
물체에 하중(외력)이 작용할 때 물체는 변형을 하게 되는데 탄성한도내의 하중에서는 변형이 원상태로 돌아오지만 항복점을 지나면서 물체는 소성변형을 일으키게 되고 인장응력지점에서 물체는 파괴된다. 그리고 그 응력-변형률선도의 밑면적은 그 물체가 흡수한 에너지가 된다. 무체가 흡수한 에너지를 면적으로 나누면 인성을 구할 수 있다. 인성이란 파단될 때까지 소산된 단위체적당 에너지를 나타낸다.
시험시 각 시험편을 구간별로 나누어 체크하게 되는데 구간마다 사인펜으로 구분을 하였으나 인장 후 측정 시 사인펜색까지 인장이 되어 스틸자를 이용하여 측정하는데 오차가 있었으며 연신율의 오차의 원인이 되었다. 또한 파단된고 한 후의 파단면을 딱맞게 붙게하고 있지 못하여 생긴 오차도 무시할 수 없다. 또한 시편을 시험기에 물리기 위해 경사면을 줄로 깍아 내는 과정에서 노치가 생겼다. 노치부분에 직접적으로 파단면이 생기지는 않았지만 만약 노치가 없었더라면 응력집중을 줄여 좀 더 정확한 시험을 할 수 있었을 것이다.
개선방향을 생각해본다면 인장 후 측정 시 사인펜지점의 평균값을 취하여 계산한다면 좀더 나은 실험을 할 수 있었을 것이며 노치발생을 줄이는 것 또한 중요할 것이다. 또 기록장치의 영점을 정확히 맞추고 흔들림이 없도록 하여 진동에 의한 오차를 줄이는 것도 큰 개선방향이 될 수 있을 것이다.

키워드

인장,   시험,   실험,   전공,   재료