인장실험[기계공학 응용실험]

소개글

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목차

1. 실험 목적

2. 관련 이론

3. 실험 장치

4. 실험 방법

5. 실험 결과
1) 파단 전·후 시편의 조건
2) 하중-변위선도, 응력-변형률선도
3) 비례한계 설명
4) 탄성계수
5) 항복점 설명
6) 인장 강도
7) 파단 강도
8) 연신율
9) 단면수축율

6. 결론 및 고찰

본문내용

여 시편의 상단부의 주위를 꽉 집어서 고정을 하였다. 이것으로 인하여 실험 후 시편의 주위에 이빨자국이 선명하게 남아있는 것을 확인할 수 있었는데, 이것은 한쪽 방향의 하중으로 인하여 시편에 변형이 생김과 동시에, 시편의 고정을 위한 힘으로 인해 부가적인 변형이 발생했음을 뜻한다. 결론적으로, 우리가 측정한 탄성계수의 값은 한쪽 방향의 하중과 시편을 고정하기위한 부가된 하중을 포함하게 되었다. 그래서 시편의 이론적 탄성계수 값 실험값이 다르다고 생각할 수 있다.
5) 항복점 설명
- 연성재료는 항복점이 지난이후 가공경화가 발생하며 상항복점과 하항복점이 나타나게 되는데, 일반적으로 항복강도는 하항복점에서의 응력을 말한다. 상항복점의 경우 인장시험 시 하중의 속도, 주위온도, 시편의 가공 상태에 따라 다르게 나타나지만 하항복점의 경우 위에서 나열한 인자의 영향을 많이 받지 않고 거의 비슷하게 나타나는 특성을 볼 수 있다. 실험에서 나온 데이터는 공칭응력-공칭변형률 곡선을 나타내며 극한 강도 이후에 하중이 줄어들어도 변형률이 증가하는 것을 볼 수 있다. 이는 재료의 단면적을 일정하게 계산을 하기 때문에 나타나는 현상으로서 실제현상에서는 응력또한 계속 증가하게 되며 이것을 나타내주기 위해서 진응력-진변형률 선도로 표현하면 나타낼 수 있다.
6) 인장 강도
-
7) 파단 강도
-
8) 연신율
- 연신율은 시편이 파단 되기까지 생기는 전체 늘어난 길이를 본래 표점 거리로 나눈 값이다.
9) 단면수축율
- 최초 단면적에 대한 단면적 변화의 비를 말한다. 단면 수축률을 계산하면 아래와 같다.
=
6. 결론 및 고찰
- 14A호 시편을 가지고 인장 실험을 하였다. 실험을 통하여 얻은 결과 값으로 하중-변위 선도 및 응력-변형률 선도를 그릴 수 있었다. 하지만, 결과 그래프는 기계의 노후 및 고장으로 인하여 초기 하중을 가하였을 때의 그래프의 앞부분이 직선(선형)을 이루지 않고 곡선을 이루어 0.2%offset을 통한 그래프의 항복점을 찾는 데 문제점이 발생하였다. 해결책으로 나타난 그래프의 초기 곡선 형태부분의 값을 잘라내고(하중 3000까지 자름) 다시 그래프를 그려서 앞부분이 직선인 그래프를 얻을 수 있었다(탄성 변형 범위 존재). 그리고 주어진 시편의 탄성계수와 실험으로 구하여진 탄성계수 값이 차이가 남을 볼 수 있었는데, 이는 인장 실험 시 가해져야 할 힘은 시편의 수직방향으로 인장력 하나만 존재하여야 하는데, 시편에 인장력을 가하기 위해 강력한 힘으로 시편을 고정했기 때문에 그에 따른 변위가 결과값 측정 시 더해져 값의 차이가 크게 나타났다고 볼 수 있었다.
- 고체역학 시간에 배웠던 Necking, fracture 현상을 눈으로 직접 볼 수 있어서 유익한 시간이 되었다. 이론적으로 배웠던 것을 실제로 경험해 봄으로써 더 가깝게 다가갈 수 있는 것 같다.
7. 참고문헌
- 기계공작법, 강기주, (주)북스힐
- 기계공학실험교재편찬회, 기계공학응용실험, 청문각
- Mechanics of Materials , James M. Gere

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