기계공학응용실험 - 스트레인 게이지 실험 결과보고서

소개글

기계공학응용실험 - 스트레인 게이지 실험 결과보고서에 대한 보고서 자료입니다.

본문내용

+② ① +③
=>
∴
5. 실험결과
1) 보치수
외팔보의 치수 및 하중
a
111.2mm
l
256.6mm
b
49.7mm
h
6mm
2) , 그래프
- Origin을 이용해 그림
그래프
그래프
Weignt와 Strain은 각각 10과 을 곱한 실제 값으로 구한 뒤 그래프를 그렸다.
두 그래프는 수치는 다르나 형태는 거의 일치 한다. 식 에서 재료에 따라 탄성계수가 일정함으로 와 은 서로 비례함을 실험을 통해 알 수 있었다.
3) 실사진 그래프
4) , linear fit 그래프
- matlab의 polyfit 함수를 사용해 linear fit구하고 그래프 그림
그래프
linear fit
= 8.20
E = = = 8.20
E = 15993.02 = 1.56731 = 156.73 GPa
(, )
4) SM45C에 대한 자료 조사
(자료출처 : Http://www.matweb.com/)
5) 오차
오차율 = = = 23.30%
오차원인
시편의 연마작업에서 사포를이용해 수작업으로 연마를 하였기에 표면의 굴곡을 완전히 제거할 수 없었기 때문에 오차가 발생한다.
Strain gage를 1개만 사용하여 E값을 계산하고 4배를 해주기 때문에 오차가 발생한다.
Signal Station을 이용해 Ch.0와 Ch.1로 하중과 Strain값을 전압으로 측정해 각각 하중에는 10배 해주고, Strain값은 배 해주는 보정과정에서 오차가 발생한다.
스트레인 게이지 안의 내부저항의 크기가 정확하지 않아서 오차가 발생할 수 있다.
영점을 맞추는 것이 정확한 수치가 아니라 근사값을 기준으로 하기에 오차가 발생한다.
Strain gage를 시편과 나란하게 설치해야 하는데, 완벽하게 나란하게 할 수 없기에 여기에서 오차가 발생하게 된다.
6. 결론 및 고찰
이번 실험은 스트레인 게이지를 이용하여 실제로 하중과 변형률 간의 관계를 이해하고, 이를 바탕으로 탄성계수를 구하는 실험이었다. 실제 실험에서는 정확도를 위하여 Strain gage를 4개를 붙여야 하지만, 사정상 1개만 붙였다.
실험 데이터 값을 바탕으로 그래프를 그리고 실제 SM45C의 시편의 물성치와 내가 계산한 값을 비교해봄으로써 오차 값을 구해볼 수도 있었다. 오차는 23.30%라는 큰 차이를 보였는데 이는 위에 언급했듯 다양한 이유로 오차 값이 생겼을 거라 추측해 볼 수 있다.
이번 실험은 비단 실험과 결과 값을 통해서 제품의 물성치를 어떻게 이해하고 측정할 수 있는지에 대한 것 뿐 아니라, Strain gage를 사용해 변형률을 측정하고, 로드 셀을 이용해 하중을 측정함으로써, 응력과 변형률 사이의 관계를 확인해 보고, 탄성계수 E를 구해보는 실험이었다. 이는 곧, 내가 물질의 물성치를 모르더라도 이와 같은 실험을 통하여 물성치를 유추해 볼 수 있다는 결론이 나온다. 비록 오차 값이 높아서 실제 table값과 비교했을 때, 물질의 물성치를 역으로 구해보는 작업을 할 순 없어서 아쉬웠지만, 오차가 될 수 있는 요소를 최소한으로 줄인 다음 실험을 한다면 근사치에 도달할 수 있을 거란 자신이 생겼다.
마지막으로 실험하는 과정에서 스트레인 게이지를 측정하고 나타내는 원리가 Analog에서 Digitial로 신호가 전환되는 AD장치임을 알기에, 조교님께서 설명하신 Gain 값과 offset등의 차이를 어렵풋이 이해할 수 있었을 뿐만 아니라 실험기구가 어떤 작용을 하는지 파악할 수 있었다.
7. 참고 문헌
기계공학실험교재편찬회, “기계공학응용실험”, “청문각”, 2009.
Cengage Learning, "재료역학“, 2012
범한서적 "정역학“, 2010
http://www.matweb.com/

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