스트레인게이지실험보고서

본문내용

비 로드쉘에 고정 시킬 때 축과 일직선이 되게 고정시킨 것이 아닐 수 도 있다는 점과 진응력과 공칭응력을 무사한다고 해도, 어느 정도 영향이 있었을 것이다. 또, 시편에 스트레인 게이지를 부착시키는 과정에서 오차가 발생했을지도 모르고, 시편이 로드쉘에 물렸을 때 너무 느슨하던지 너무 타이트하게 물려서 오차가 발생했을 지도 모른다.
⊙ 상대오차
P = 0.2 kN 일 때, 상대오차 =
7. 느낀점
스트레인 게이지를 이용하여 시편의 변형률을 측정해보는 실험이었다. 실험은 간단했지만 고체역학에 기본적이 이론이 필요하였고 스트레인 게이지의 원리와 그 외 인스트론 재료 시험기나 DAQ의 사용용도를 알 수 있었다. 고체역학이나 재료과학 시간에 배운 재료의 응력-변형률의 관계와 재료의 탄성구간에서 응력과 변형률이 비례한다는 훅의 법칙뿐만 아니라 재료의 인장 또는 압축 시의 횡단면적과 종단면적간의 비인 프와송 비 등의 이론으로 구해진 이론값과 실험을 통한 측정값을 비교해본 결과 거의 일치함을 알 수 있었다. 이번 실험의 결과를 보면 이론적인 σ 와 실험치의 σ의 차이는 앞에서 언급한 여러가지 이유로 오차를 보이고 있다. 더 정확한 측정값을 얻기 위해선 인장시험을 하기 전 위에서 언급한 오차의 원인들을 최대한 줄인 뒤 시험을 해야 한다는 것을 스트레인 부착방법과 오차의 원인을 알아보면서 알게 되었다. Hook's Law식으로 실제 이론값을 구하고 스트레인 게이지를 통해 얻은 측정값과의 비교 분석을 했다. 실험에 임하기 전 실험 준비를 같이 하지 못해서 오차의 범위를 더 많이 생각 할 수 있었지만, 측정값이 이론값보다 이렇게 많이 차이나서 실험준비 상의 오차보다도 또 다른 요인이 가미 되었을 거란 생각을 했다. 그리고 하중이 커지면 커질수록 측정값과 이론값이 비슷하게 나온다는 것에서 진응력과 공칭응력의 차이가 그만큼 많이 줄어 들었다는 점을 예상할 수 있었다. 스트레인 게이지와 관련된 많은 자료를 찾으면서 스트레인 게이지가 온도와 밀접한 관련이 있음을 알게 되었는데, 이번 실험에서는 온도의 영향이 없었으므로 온도를 배제하고 오차를 분석했다는 것에서 만약 온도의 영향이 있었다면 어느정도의 오차가 생길까 하는 의문을 생각하게 했던 시간이었다. 이론적인 인장시험만 배우다가 실제 인장시험을 해봄으로써 실험 방법을 확실히 알 수 있었고 스트레인 게이지 원리나 부착 방법 데이터 읽는 방법을 배울 수 있어서 좋은 시간이 된 것 같다. 이번 실험의 오차를 줄이는 방법으로는 우선 스트레인 게이지의 적정한 크기를 선정하는 방법으로 ANSYS, I-deas, Marc등의 구조해석용 소프트웨어를 이용해서 응력 구배를 살펴보고 알맞은 게이지를 선택할 수 있을 것이다. 그리고 스트레인 게이지의 저항선택이 중요한데 저항값이 클수록 안정적이다. 입력 전압이 동일할 경우 옴의 법칙에 따라 흐르는 전류 값이 작아진다. 그러면 당연히 발열량이 떨어져 온도 안정성이 좋아진다. 또 배선이 길 경우의 배선 저항을 무시할 수 없는데 저항이 크면 상대적으로 배선저항이 작아지므로 배선에 관련한 영향이 적어져 안정적이다. 그리고 측정 시 노이즈(Noise)를 줄일 수가 있다. 다시 말해, 게이지 저항이 크면 클수록 입력 전압을 더 높일 수 있기 때문이다. 그러면 당연히 변형률 변동에 따른 출력 전압의 변동 값이 커지게 되어 S/N 비(Signal/Noise Ratio)가 커져 측정치가 실제 값에 좀 더 가까워지는 것이다. 다음에도 이 실험을 할 수 있게 된다면, 이 실험에 앞서 인스트론 재료 시험기로 시편의 인장시험을 통해 여러 차례 탄성계수를 구한 후 이번 실험을 했더라면 좀 더 명확한 결과를 얻을 수 있었을 것이다.

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