[고체/재료]처짐실험 보고서

목차

1. 실험 목적
2. 이 론
3. 실험 기구 및 장치
4. 실험 방법
<실험1> 외팔보의 처짐
<실험2> 단순 지지보의 하중 - 변위 상관도
<실험3> 단순보의 지간과 처짐 상관관계
<실험4> 처짐의 형상과 곡률 반경의 측정
4. 실험결과
5. 고찰

본문내용

0.20
-0.47
-
40
-0.47
-0.55
-0.08
-0.34
-
60
-0.41
-0.38
0.03
-0.22
-
80
-0.33
-0.17
0.16
-0.11
-
100
-0.28
-0.04
0.24
0
-
150
-0.07
0.35
0.42
0.28
0.072
200
-0.06
0.67
0.61
0.60
0.036
250
0.08
0.85
0.77
0.98
0.024
300
0.08
0.86
0.78
1.47
0.018
350
0.01
0.77
0.76
0.98
0.024
400
-0.1
0.49
0.59
0.60
0.036
450
-0.25
0.15
0.40
0.28
0.072
500
-0.50
-0.31
0.19
0
-
550
-0.56
-0.66
-0.10
-0.28
-
600
-0.56
-0.84
-0.27
-0.60
-
실험 결과 4-2(황동)
재료
Brass
E = 105
Width b : 0.019 m
I :
Depth d : 0.003 m
m : 0.4 kg
length l : 0.4 m
거리 x
(mm)
하중재하 전 변위계의 처짐
(m)
하중재하 시 변위계의 처짐
(mm)
실제 처짐
(mm)
이론 처짐
(mm)
곡률 반경 R
(mm)
0
-0.45
-1.47
-1.02
-1.18
-
20
-0.46
-1.44
-0.98
-0.92
-
40
-0.54
-1.22
-0.68
-0.68
-
60
-0.55
-1.09
-0.54
-0.44
-
80
-0.53
-0.85
-0.32
-0.22
-
100
-0.52
-0.61
-0.09
0
-
150
-0.32
0
0.32
0.55
0.024
200
-0.27
0.43
0.70
1.12
0.012
250
-0.06
0.98
1.04
1.94
0.008
300
0.13
1.22
1.09
2.91
0.006
350
0.21
1.23
1.02
1.94
0.008
400
0.22
0.94
0.72
1.18
0.012
450
-0.15
0.18
0.33
0.56
0.024
500
-0.69
-0.83
-0.14
0
-
550
-1.06
-1.62
-0.56
-0.56
-
600
-1.30
-2.31
-1.01
-1.18
-
실험 결과 4-3(알루미늄)
재료
Aluminum
E = 69
Width b : 0.019 m
I :
Depth d : 0.003 m
m : 0.4 kg
거리 x
(mm)
하중재하 전 변위계의 처짐
(m)
하중재하 시 변위계의 처짐
(mm)
실제 처짐
(mm)
이론 처짐
(mm)
곡률 반경 R
(mm)
0
0.19
-0.94
-1.13
-1.80
-
20
0.19
-0.91
-1.10
-1.40
-
40
0.14
-0.72
-0.86
-1.03
-
60
0.11
-0.46
-0.57
-0.67
-
80
0.01
-0.21
-0.31
-0.33
-
100
0.08
0
-0.08
0
-
150
0.08
0.68
0.60
0.84
0.036
200
0.08
1.19
1.11
1.80
0.018
250
0.08
1.60
1.52
2.96
0.012
300
0.11
1.64
1.53
4.43
0.009
350
0.09
1.53
1.44
2.96
0.012
400
0.01
1.07
1.06
1.80
0.018
450
-0.09
0.44
0.53
0.84
0.036
500
-0.17
-0.21
-0.04
0
-
550
-0.15
-0.71
-0.56
-0.85
-
600
-0.14
-1.11
-0.97
-1.80
-
⇒ 실험.4 처짐의 형상과 곡률 반경의 측정. 고찰
[ , ]
이 실험에서는 단순 지지대의 중앙에 하중이 작용하였을 때, 보의 각 지점에서의 처짐을 측정하여 보의 전체적인 형태를 알아보았다. 하중전, 후의 막대 처짐을 보았을 때 왼쪽보다는 오른쪽이 조금 더 값이 크다는 것을 알 수 있다. 이것은 막대가 약간 구부러져 있거나 고정대가 기울어졌다는 것을 의미한다. 따라서 하중 전, 후의 차이를 실제 처짐으로 보아 실험을 하여 오차를 보정하였다. 막대기 전체적으로 보면 이번 실험은 상당히 잘 되었다고 볼 수 있다. 그래프를 구해본 결과 몇몇 구간을 제외하고는 300mm를 중심으로 좌우 대칭의 모습을 보였다. 하지만 철은 오차가 큰 편이었다.
5. 고찰
오차의 원인을 생각해보자.
우선 게이지의 제로 세팅시의 문제와 지지대의 좌우 높이 차이이다. 우리의 이번 실험 주제는 처짐이다. 얼마만큼의 하중이 가했을 때 얼마만큼의 처짐이 일어나는가를 측정하는 것이 우리의 목표이다. 이 처짐은 mm단위로 일어나기 때문에 영점 조절은 매우 중요한 문제이다. 하지만 우리가 실험을 해본 결과 디지털 변위계와 영점 조절과 지지대의 좌우 높이 차이는 이번 실험의 매우 큰 걸림돌이 되었다. 조금만 흔들리거나 삐걱거려도 영점 조절을 다시 해야 했으며 지지대의 좌우 높이 차이는 실험을 할 때 정확한 값을 재는 것을 방해 하였다. 실제적으로 우리가 이번 실험결과 값을 도출하는 데 있어서 이 두 요인은 오차를 내는 상당한 요인으로 작용했을 것이라고 생각한다.
영계수 또한 오차를 발생시키는 원인이다. 앞에서 말한 대로 우리의 실험 재료들은 이미 여러 번의 실험으로 인하여 많은 변형이 생긴 상태였다. 따라서 영계수 또한 상당히 달라졌을 거라 생각한다. 하지만 우리는 이론값을 대입하였기 때문에 실제와는 다른 결과 값을 도출했을 거라 생각한다. 마지막으로 보 자체의 하중이다. W를 구할 때 우리는 추의 무게만을 생각하였다. 하지만 보 자체의 무게도 존재하기 때문에 이를 고려해야 더욱 정확한 결과 값을 얻을 수 있을 것이다.
실생활에서 어떤 물체의 처짐을 구하는 것은 중요하다. 건물이나 다리를 건설 할 때 이 건축물이 얼마만큼의 하중을 견딜 수 있느냐의 문제는 쉽게 넘길 수 있는 문제가 아니다. 이것 을 잘못 계산하였을 때에는 건물이나 다리가 무너져 엄청난 인명피해나, 물적 피해를 줄 수 있기 때문이다. 이런 큰 건축물이 아니더라도 실생활에 쓰이는 물건을 만들 때에도 이 문제는 매우 중요하다. 최대한 하중을 잘 견딜 수 있고, 파괴가 일어나지 않도록 설계하는 문제는 우리가 이번에 실험한 이번 실험의 연장선이 될 것이다.

키워드

외팔보,   고체역학,   재료역학,   단순보,   지지보,   처짐 ,   곡률반경,   결과