인장시험 실험레포트

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목차

Ⅰ. 실험 요약 5-6
1.1 실험 목적 5
1.2 이론적 배경 5
1.3 실험 장비 6
Ⅱ. 시험 결과 및 비교 그래프 7-15
2.1 응력-번형률 선도 7-10
1). UTM 7-9
2). Extensomoter 10
2.2 시험 결과 표 11-12
1). UTM 11
2). Extensomoter 11 3). UTM/Extensomoter 비교 12
2.3 UTM/Extensomoter 13
1). UTM/Extensomoter 비교 13
2). 측정 방법 선정 13
2.4 용어정리 14-15
1). 응력-변형률 선도 14
2). 기타 15


Ⅲ. 고찰 16

Ⅳ. 참고문헌 17

본문내용

.
.
. UTM
. Extensomoter
. 시편
. UTM 20mm/min 응력-변형량 그래프
. UTM 30mm/min 응력-변형량 그래프
. 20mm/min 0.2%offset 과의 교점
. 30mm/min 0.2%offset 과의 교점
. UTM 20mm/min 응력-변형량 그래프에서 구간
. UTM 30mm/min 응력-변형량 그래프에서 구간
. UTM 20mm/min UTM, Extensomoter
. UTM 30mm/min UTM, Extensomoter
1. 실험 요약
1.1 실험 목적: 인장시험은 재료의 기계적 성질을 알기 위한 기본적인 시험으로써 일정한 속도로 반대방향으로 잡아당기는 힘에 대한 물질의 저항성을 측정하는 실험이다. 재료 강도에 관한 기본적인 설계 정보를 얻기 위해 가장 널리 사용된다. 이를 통해 재료의 변형 과정과 응력 변화를 조사하며 시편의 기계적인 특성을 구하고, 응력-변형률 그래프를 통해 인장에서 재료의 거동에 대해 알아본다.
1.2 이론적 배경 [1],[2]
이번 시험에 관련된 이론식은 다음과 같다.
-시편의 단면적
.......(식1)
-인장응력
.......(식2)
- Hooke\'s law
.......(식3)
- 연신율
.......(식4)
- 변형률
.......(식5)
1.3 실험 장비
1) 만능 재료 시험기, Extensomoter
[. UTM]
[. Extensomoter]
만능 재료 시험기
Extensomoter
2) 시편
[. 시편]
시편
재료
항복응력
인장강도
인장시험편
Allooy-2017
195MPa
355MPa
.
2. 실험 결과 및 비교 그래프
2.1 응력-변형률 선도
1) UTM
UTM 장비의 실험 데이터에 변위와 하중이 결과로 나타난다. 따라서 식1, 식2, 식3을 사용하여 응력과 변형률을 계산한다.
응력
따라서 실험 데이터를 통해 응력-변형률 선도를 그리면 다음과 같다.
[. UTM 20mm/min 응력-변형량 그래프]
[. UTM 30mm/min 응력-변형량 그래프]
응력-변형률 선도에서 항복강도 결정을 위해 직선의 선형적인 구간을 찾아야 한다. 직선인 구간을 찾기 위해 선형성 회기 분석 방법을 사용했다. 회기분석 방법에서 직선으로 볼 수 있는 결정계수의 값은 이다. 따라서 데이터에서 결정계수가 0.98 이상인 곳의 회기분석 결과는 다음과 같다.
변수
결정계수
시간
기울기()
UTM 20mm/min
0.98001
11.963
2849
UTM 30mm/min
0.98814
5.428
3189
.
따라서 회기 분석에서 기울기가 탄성계수이므로 각 시험에서 탄성계수는 다음과 같다.
,
두 그래프에서 최대 응력값은 다음과 같다
항복강도의 정확한 값을 알기 어렵다. 따라서 많이 쓰는 0.2% offset method를 이용하여 항복강도를 계산한다.
[. 20mm/min 0.2%offset 과의 교점]
[. 30mm/min 0.2%offset 과의 교점]
- 응력-변형률 그래프 구간
항복구간
탄성변형구간
비례한도
항복응력
극한강도
변형경화구간
넥킹구간
[. UTM 20mm/min 응력-변형량 그래프에서 구간]
넥킹구간
비례한도
항복응력
탄성변형구간
항복구간
극한강도
변형경화구간
[. UTM 30mm/min 응력-변형량 그래프에서 구간]
2)
Extensomoter 장비에서 결과 값은 시간과 변위로 나타난다. 따라서 UTM에서 탄성 변형 구간의 범위 시간과 비례한도를 Extensomoter 탄성 변형 구간의 데이터를 적용할 수 있다. UTM에서 탄성 변형 구간과 비례한도는 다음과 같다.
(s)
종료시간(s)
비례한도
20mm/min
0~11.963
37.365
188.0
30mm/min
0~7.379
19.566
208.0
탄성구간에서 변형량은 , 이다.
따라서 각 시험의 탄성계수는 다음과 같다.
종료 시점에서 변형량은 , 이다.
따라서 각 시험의 변형률은 다음과 같다.
2.2 실험 결과표
1) UTM
20mm/min
탄성계수(GPa)
최대 변형률
항복응력(GPa)
최대응력(GPa)
시험값
2849
0.226
185.916
257.0
이론값
72
0.22
195
355
.
30mm/min
탄성계수(GPa)
최대 변형률
항복응력(GPa)
최대응력(GPa)
시험값
3189
0.222
152.663
256.8
이론값
72
0.22
195
355
.
2) Extensomoter
20mm/min
탄성계수(GPa)
최대 변형률
항복응력(MPa)
최대응력(MPa)
시험값
2.057
0.232
203.7
256.9
이론값
72
0.22
195
355
.
30mm/min
탄성계수(GPa)
최대 변형률
항복응력(MPa)
최대응력(MPa)
시험값
2.057
0.232
203.7
256.9
이론값
72
0.22
195
355
.
3) UTM, Extensomoter 비교
20mm/min
이론값
시험값
오차율(%)
탄성계수(GPa)
72
UTM
2849
3857
Extensometer
1.25
98.26
변형률
0.22
UTM
0.226
2.7
Extensometer
0.134591
43.36
항복응력(MPa)
195
UTM
185.916
4.65
Extensometer


최대응력(MPa)
335
UTM
257.0
23.3
Extensometer


.
30mm/min
이론값
시험값
오차율(%)
탄성계수(GPa)
72
UTM
3189
4329
Extensometer
11.9
83.47
변형률
0.22
UTM
0.222
0.9
Extensometer
0.06073
72.37
항복응력(MPa)
195
UTM
152.663
21.7
Extensometer


최대응력(MPa)
335
UTM
256.8
23.3
Extensometer


.
2.3 UTM/Extensomoter 비교
[. UTM 20mm/min UTM, Extensomoter]
[. UTM 30mm/min UTM, Extensomoter]
UTM과 Extensomter은 측정 방식과 결과 데이터에 대한 차이점이 있다. UTM은 응력을 가할 때 시편의 물리적 길이 변화를 측정하고, Extensomter는 표점거리에서 전압값을 기준으로 전

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기계공학,   기계공학실험,   단국대학교