인장시험(재료시험) 결과 보고서

소개글

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목차

Ⅰ.개요

Ⅱ.장비

Ⅲ.실험방법
1.실험시 요점
2.실험조건
3.실험순서
4.주의사항

Ⅳ.이론
1. 용어 정리
2.Engineering-stress와 Engineering-strain
VS True-stress와 True-strain
3.응력 - 변형률 선도
4.응력-변형률선도상의 각 점의 특성
5.응력과 Strain
6.G 값 (도출과정)

Ⅴ.결과해석
1.인장응력 결과해석
①Case 1
②Case 2
2.인장응력과 굽힘응력의 결과해석 비교
①길이 15cm, 직경 5mm, 단면적 19.63인 못
②길이 10cm, 직경 4mm, 단면적 12.57인 못

Ⅵ.결론
1.시험상 문제점
2.시험상 개선점
3.결론

본문내용

곡선 형태로 나왔으므로 <그림 10>의 0.2% offset <그림 19> 하중에 따른 시편의 평균 변형량 변화 방법을 사용하기 위하여 항복 강도를 구하기 위하여 <그림 19>의 그래프를 응력에 따른 변형률 값의 그래프로 변환시킨다.
0.00024
<그림 20> 응력에 따른 변형률
▶탄성계수
ㆍStrain
ㆍNominal Stress
항복강도:
극한강도:
파단강도:
Strain:

2. 인장 응력과 굽힘 응력의 결과해석 비교
① 길이 15cm, 직경 5mm, 단면적 19.63인 못
<그림 21> 인장시험&굽힘시험의 하중에 따른 시편의 평균 변형량 비교
▶탄성계수 비교
ㆍ인장시험 탄성계수:
ㆍ굽힘시험 탄성계수: ,
두 실험의 탄성계수 값이 약 550배 정도의 차이를 가진다.
같은 재료로서 같은 탄성계수를 가져야하는데 오차가 크므로 잘못된 값.
② 길이 10cm, 직경 4mm, 단면적 12.57인 못
<그림 22> 인장시험&굽힘시험의 하중에 따른 시편의 평균 변형량 비교
▶탄성계수 비교
ㆍ인장시험 탄성계수:
ㆍ굽힘시험 탄성계수: ,
두 실험의 탄성계수 값이 약 550배 정도의 차이를 가진다.
같은 재료로서 같은 탄성계수를 가져야하는데 오차가 크므로 잘못된 값.
Ⅵ. 결론
1. 시험상 문제점
시험의 문제점은 시험기에서 출력되어 보이는 값이 컴퓨터로 전송되어 값이 보이는 것이 아니라 Front Panel의 화면에서 보이는 변화되는 값을 사람의 눈으로 계측했다는 것이다. 빠르게 변화하는 변화량을 정확히 계측할 수가 없어 계측 오차가 크다(시편이 파단될 때 힘이 빠르게 변화해서 계측이 어려웠다). 또한 시험편 물림 장치에 시편을 단단히 물렸음에도 불구하고 시편의 한쪽이 빠지는 경우가 있었다. 마지막으로 제일 큰 문제점은 시편이 못인 까닭에 시험편 물림장치에 물리기 쉽게 하기 위해서 못의 윗부분의 넓적한 부분을 절단기로 잘라냈는데 그 때의 충격으로 인해 약간의 굽힘이나 잔류응력이 생겼을 수가 있다. 마지막으로 인장 시험인데도 불구하고 물림장치에 못을 일자로 정확히 세워 물리지 못해 후에 인장을 받게 될 때 약간의 비틀림이 생겨 마치 비틀림 실험의 경우처럼 꺾어진 것 같은 흔적을 남기며 파단 되었다. 이러한 점들로 인해 오차가 생긴 것 같다.
2. 시험상 개선점
시편을 일자로 정확히 세워 움직이지 않도록 고정시키는 점과 변화량의 정확한 측정을 해결한다면 어느 정도 정확한 시험결과가 나오지 않을까 생각한다. 또한 못 처럼 어느 부분을 절단기로 자르고 나서 실험을 해야 하는 시편이 아니라 그냥 봉의 형태를 가진 시편으로 실험을 하고 시험편 물림 장치에 시편을 좀 더 정확하고 확실히 고정시킬 수 있도록 하여 시편 두께에 상관없이 잘 고정되도록 해야 한다. 측정 장치도 사람의 눈에 의존하는 것이 아니라 컴퓨터와 시스템을 호환시켜 정확한 수치를 구하게 한다면 더 낳은 결과 값을 구할 수 있을 것이다.
3. 결론
이 실험은 재료의 기계적 물성치를 파악하기 위해 행하는 시험 중 가장 많이 사용되는 인장 시험이다. 우리가 실험에서 사용한 시편은 못으로 Case1의 경우 시편의 직경은 19.63mm 실험에서 시험에 가해진 항복강도는 0.0066478GPa였으며 극한강도는 0.68GPa였다. 연신율은 15.5%였다. Case2의 경우 시편의 직경은 12.57mm 실험에서 시험에 가해진 항복강도는 0.0088522GPa였으며 극한강도는 0.71GPa였다. 연신율은 12%였다. 한 가지 특기 사항은 실험은 하던 중 파단이 잘못 일어났다는 것이다. 인장 실험을 Case당 7~8개를 하게 됐는데 시편이 중앙에서 끊기는 것이 아니라 양 끝단에서 시편이 끊겼기 때문이다. 우리의 시편은 파단이 일어난 부분이 시편의 중간부분보다 양 끝단에 훨씬 가까웠는데 이것은 절단기로 시편을 끊음으로써 생기는 잔류응력이나 시편 자체의 고르지 못한 연성으로 인해 일어난 결과라 생각한다. 실험결과가 매우 큰 차이를 보이는 것도 재료 내부 구성물질의 균일하지 못한 점이 오차의 가장 큰 원인이라 아닐까 생각된다. 책에서는 Yield point, Ultimate stress, Fracture 등이 명확하게 구분되어서 나오는데 실제의 실험 데이타 인장실험곡선을 보면 명확한 구분이 되어있지 않다. 그것은 대부분의 재료에서는 항복점 전후로 응력-변형률곡선의 기울기 변화가 적기 때문이라는 것을 알았다. 게다가 이번 실험은 매우 성공적이지 못했다. 계산시 내부 단면적이 어느 위치든 일정하다고 가정하였고 또 재료가 균질하다고 가정했다. 그러나 가공 할 때의 오차에 의해 또는 재료의 노쇠화에 의해 이 가정이 옳지 않을 수가 있고 그로인해 오차를 발생시킬 수 있다. 이는 또한 재료의 휘어짐 같은 경우도 포함한다. 또한, 가정한 것 중에 라는 것이 있었다. 이는 축 방향에 따라 일정한 비율로 변형각이 늘었다는 가정을 전제하고 있는 것이다. 그러나 재료의 특징에 따라 이것이 성립하지 않을 수도 있다. 아니면 인장시험기가 정밀하지 못한 관계로 약간의 비틀림이 발생할 수도 있다. 우리가 실험한 시편의 파단면을 보면 curve가 잘 나타나지 않고 마치 깨진 것과 같은 형상인데 아마 비틀림 때문이 아닌가 하는 생각이 든다. 또한 인장 실험은 축방향으로만 일어나기 때문에 재료가 등방성이 아니라 이방성이면 실험에 큰 영향을 끼친다. 우리가 실험에서 사용한 재료가 완전한 등방성이 아니기 때문에 이 역시 실험에 영향을 끼쳤을 것이다. 실제로 인장실험을 하면서 책에서만 보아오던 것과 실제실험은 많은 차이가 있다는 것을 알았다.
이번 시험을 통해서 재료의 인장 강도와 연성을 측정하는 법을 알 수 있게 되었고, 관련 이론을 통해서 시험원리를 숙지하고 이러한 시험이 어디에 사용되는지도 알 수 있었다. 시험의 가장 큰 목적은 사용코자 하는 재료의 성질을 이용하여 목표하는 구조물에 응용을 하는 것이며 모든 분야에서 가장 많이 사용되고 있다고 할 수 있기에 그 중요함은 굉장히 크다고 할 수 있겠다. 이 인장 시험은 재료를 선택하여 사용함에 있어 반드시 행해져야 할 중요한 초석과정이라 할 수 있으며 가장 큰 비중을 갖고 행해져야 할 것으로 본다.

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