[재료역학]구조실험 - 스트레인 게이지를 이용한 토크 측정

소개글

[재료역학]구조실험 - 스트레인 게이지를 이용한 토크 측정에 대한 보고서 자료입니다.

목차

1. 실험 목적

2. 실험 장치

3. 실험 이론
3.1 토크의 정의
3.2 스트레인 게이지를 이용한 토크의 측정 방법
3.2.1 원형봉의 비틀림 변형
3.2.1.1 응력과 변형률의 정의와 관계
3.2.1.2 원형봉의 응력분포
3.2.1.3 원형봉의 변형율 분포
3.2.2 스트레인 게이지
3.2.2.1 스트레인 게이지의 원리와 구조

4. 실험 절차

5. 참고 문헌

본문내용

로 스트레인 게이지 측정 회로의 출력에 해당하는 저항의 미소 변화를 검출하는데 사용된다. 금속 시험편에 적용하는 대표적인 스트레인 측정 장치는 의 감도를 가지고 있다. 그림 6은 기본적인 스트레인 게이지 휘스톤 브릿지회로를 나타내고 있다. 이러한 조건하에서 브릿지 출력은 다음과 같다.
휘스톤 브릿지의 경우 각 저항에 흐르는 전류를 이라하면 B,D 두점의 전위차가 0이 되는 상태로 를 구하기 위해 를 조절하므로써 평형 상태에 다다를 수 있다. 이상태에서 R1 양단의 전압강하는 R3 양단의 전압강하와 같아진다는 뜻이 된다. 따라서
이 된다. 또한 평형상태에서는 다음과 같으므로
,
이 된다. 위식에서 전류를 제거시키면 다음식으로 된다.
또는 저항 나머지 3개의 저항값으로 구할 수 있으며, 저항이 변화하는 양과 변형도가 비례하도록 설계를 한다면, 출력전압은 변형도에 비례하게 될 것이다. 이는 스트레인 게이지 부착시 각도에 맞게 고려해야 한다.
3.2.2.2 스트레인 게이지의 부착 방법과 토크 계산
이전에 원형봉의 비틀림 변형에서 응력과 변형률의 분포를 보면 순수 전단상태에서 ±45°로 회전한 경우 최대 압축, 최대 인장응력으로 전단응력이 변환됨을 알 수 있다. 이를 이용하면 스트레인 게이지의 부착방법시 출력 전압을 변형도에 비례하게 부착이 가능하다. 즉, 스트레인 게이지를 원형봉에 각각 45°씩 기울여 부착하게 되면 최대 압축, 인장 응력만으로 비틀림의 응력 분포를 알 수 있으며, 이때의 변형률은 쉽게 구할수 있고 θ=45°일때의 전단응력을 구하고 최종적으로 Torque를 구하도록 한다. 이때 Torque는 다음과 같이 구할 수 있다.
4. 실험 절차
(1) 시편에 스트레인 게이지 부착( 45˚ 방향으로 정확하게 부착 )
- 표면 처리, 정확한 위치 선정, 접착
(2) 스트레인 게이지에 터미널 연결
(3) 터미널과 스트레인 인디케이터 연결
- 스트레인 인디케이터 작동 순서
1. 인디케이터 내부에 전원이 공급되어 있는가를 확인
2. Power를 ‘ON' 시킨 뒤, 바늘이 영(0)이 되게 조절
3. 연결된 게이지에 따라 게이지 스위치 조절
4. 회로의 단자에 연결
( 단, 인디케이터를 사용할 경우에는 플러그를 인디케이터의 입력 단자에 연결 )
5. 측정 범위를 적절히 선택 후 측정
(4) 추의 무게를 변화 시키면서 스트레인 측정
(5) 토크 구하기
5. 참고 문헌
1. 재료역학, Roy R. Craig, Jr, 김정규 외 4인 공역 Wiley 2nd edition 2002
2. 현대 전자전기, 계측공학, 민남기, 동일 출판 1998
3. Experimental Stress Analysis, James W. Dally McGraw Hill 1977
4. 계측공학의 기초, 홍준희, 시그마 프레스 1998
5. 기계 계측 공학 -이론과 설계- Richard S. Figliola 원저 곽문규 공역 Wiley 1999
6. Mechanics of Materials, James M. Gere, Books/Cole, 5th edition 2001

키워드

스트레인 게이지,   토크 측정,   구조 실험,   비틀림,   torque,   torsion,   strain guage