인장시험(그래프자료)

소개글

인장시험(그래프자료)에 대한 보고서 자료입니다.

목차

1. 서론
◆ 인장시험의 목적

2. 이론
◆ 인장속도
◆ 탄성한계와 비례한계
◆ 연신율의 추정값 계산(시편그림)
◆ 항복점
◆ 내력시험
◆ 결과치 계산공식
◆ 하중-연신곡선
◆ 용어 및 데이타 처리법

3. 실험방법
◆ 사용재료(사진첨부)
◆ 사용기기(사진첨부)
◆ 실험순서(사진첨부)

4. 실험결과 및 고찰
◆ 실험결과(실험한데이타를가지고 excel로 그래프를 만듦)
◆ 고 찰

5. 참고문헌

본문내용

상부크로스헤드에서 시험편을 제거한다.
(ㄹ)하중제어손잡이를 RETURN 쪽에 놓으면 상부헤드가 원위치로 내려온다.
④ 시험편의 표점거리를 측정한다.
⑤ 파단된 시험편의 최소 단면적을 측정한다.
⑥ 결과치 계산
4. 실험결과 및 고찰
시 험 편
철 근 (연 강)
10호봉재시험편
표 점 거 리
측정하지 않음
50mm
인 장 속 도
분당5mm로
분당3mm로
피 크 값
8.47
15.07
단면수축율
0
9.15%
◆ 실험결과
(1) 응력-변형곡선 : 데이터값을 이용하여 나타낸 것임
(2) 공칭응력-공칭변형률곡선
(3) 진응력-진변형률곡선
(3) 결과
시 험 번 호
최대하중
Max-Load
(kgf)
최대변위
Max-Disp
(mm)
최대응력
Max-Stress
(kgf/mm)
파단하중
Break-Load
(kgf)
파단변위
Break-Disp
(mm)
파단응력
Break-Stress
(kgf/mm)
총연신율
Elongatic
(%)
01 (10호
봉재시험편)
7960
8.011
64.8639
------
------
------
16.022
02 (철 근)
8480
15.446
69.1012
6850
23.674
55.8188
30.892
평 균
8220
11.7285
66.9825
------
------
------
23.457
◆ 고 찰
우리는 10호봉재시험편으로 인장시험을 하려고 2개를 준비하였으나 시험기에 물릴부분이 짧아서 시편이 맞지
않아 철근을 사용하였다. 시험편이 짧으면 슬립이 일어날 가능성이 크기 때문이다. 실제로 시험을 해보니
슬립이 일어났다.
위의 10호봉재시험편의 데이터로 그린 그래프는 실제 보내준 그래프와 맞지가 않다. 그 이유는 데이터 오류로
인해 테이타로 그린 그래프는 틀린 것이다. 그러나 나는 틀린 데이터를 가지고 공칭응력-변형율곡선과
진응력-진변형율곡선을 모두 그렸다.
우리가 시험한 인장시험은 일축인장시험이다. 탄성구간에서는 체적변화가 조금 있으나 소성구간에서는 거의
거의 없다. 그래서 전체적으로 보면 0.1%정도 밖에 되지 않아서 부피증가는 없다고 가정할 수 있다.
공칭응력-공칭변형률곡선은 하중-연신곡선과 달리 시편의 크기와는 무관하다. 공칭응력은 인장시편의 세로방
향으로서 평균응력이다. 공칭변형률은 평균선형변형률이다. 시편이 소성변형이 일어나는 동안에 시편의 체적은
일정하므로 시편의 길이가 증가하면 표점거리내의 단면적은 감소한다. 이 조건에서 다른 부분보다 약한 곳에서
소성변형이 집중적으로 일어나, 결국에는 네킹이 일어나거나 국부적으로 얇아진다. 이때부터 시편의 단면적
감소가 가공경화에 의한 변형하중의 증가보다 더욱 급격히 일어나므로 실제하중은 저하하고, 공칭응력은 파단
이 일어날 때까지 감소한다.
10호봉재 시험편의 그림을 보면 항복점이 나타나고, 상부항복점 하부항복점으로 미세하게 나뉜다. 이것이
생기면 인장시편에 응력집중부에서 류더스 밴드가 나타난다. 이 류더스 밴드는 흔히 시편의 물림부 근처의
응력집중점에서 시작하는 밴드모양의 불균일 변형인데 변형이 진행됨에 따라 시편 전체로 퍼진다. 류더스
밴드가 시편 전체에 퍼지게 되면 정상적인 가공경화가 일어난다. 류더스 밴드가 전파하여 시편의 전체의 길이
에 걸쳐 형성되면 하중은 변형에 따라 다시 증가하게 되며, 이 시점이 항복점 연신의 종료점이다.
철강의 그림을 보면 항복점이 거의 나타나지 않았다. 이유는 연강이 아니라는 것이고 또, 항복점 현상은 소량
의 침입형 또는 치환형 불순물 원자와 관련이 있는데 C,N과 같은 불순물 원자가 없기 때문에 항복점이 나타나
지 않는다. 철근은 정적시험으로 해서 단면수축율이 거의없다. 그래서 이것을 단순간파단이라 할 수 있다.
철근의 그래프를 보면 최대하중점(UTS)까지는 소성변형으로 경화하는 균일변형을 하고 최대하중점을 지나면
하중이 감소하는데 이것은 시편이 연신됨에 따라 단면적이 감소되기 때문에 하중이 감소된다. 연신이 작은
재료는 경화가 크게 작용되어 그 뒤에 최대하중점이 나타나고 파단에 이른다. 최대하중점 이후에 하중의 큰
감소는 스트레인 경화가 단면적의 감소를 보상할 수 없어 변형이 시편의 작은 단면에 국한되어 작은 하중에서
파단된다. 즉 국부수축이 일어나는 불균형 변형을 한다.
공칭응력-공칭변형율 곡선과 진응력-진변형률 고선을 비교해보면 그래프는 진응력-진변형률 곡선이 더 위에
있다. 이것은 응력의 식을 보면 알 수 있다. σ(진응력) = σ(공칭응력){1+ε(공칭변형율)} 이기 때문이다.
다음은 인장시험에 미치는 인자를 보면 먼저 온도가 증가할수록 강도는 감소하고 연성은 증가한다. 그래서
응력-변형률곡선은 평탄해진다.
변형속도의 영향을 보면 변형속도가 강도에 미치는 영향은 온도가 증가함에 따라 더욱 커진다. 저탄소강에서
평상의 하중속도하에서는 나타나지 않는 항복점이 높은 변형속도하에서 나타난다. 그래서 원래 시험한
속도보다 더 높이면 아마도 항복점은 더 선명하게 나타날 것이다.
시험기의 영향을 보면 시험편이 보통 중앙에서 파단되는데 간혹 물림부 근처에서 파단될 때도 있다. 이것은
인장시험기가 정밀하지 못한 관계로 약간의 비틀림이 발생하여 생긴 것이다. 이것들의 파단을 보면 마치
깨진것과 같은 형상인데 이것은 약간의 비틀림 때문인 것일 것이다. 열처리 문제도 관계가 있는데 인장
실험 중 발생하는 열이 재료의 잔류응력이나 열팽창에 관여하여 정확한 실험을 하기가 어려울 수 있다.
그리고 재료가 와전한 등방성이 아니기 때문에 이 역시 실험에 영향을 끼쳤을 것이다. 그리고 봉재의 길이도
영향을 끼친다. 우리가 준비한 시편의 길이가 짧아 제대로 물리지가 않아서 이 실험에 영향을 끼쳤을 것이다.
봉재시편의 길이가 좀더 길었으면 정확한 실험이 되었을 것인데 약간의 아쉬움이 남는 실험이었다. 하지만
레포트를 쓰면서 좀더 인장시험에 대해서 알게 되었던 것이 나에게는 좋은 경험이었다.
참고문헌
- 김복기 외 공저 "재료역학" 청문각 2000
- 오세욱 외 편저 "재료시험입문" 원창출판사 1994
- 재료 공학 (권호영,노무금,박종건,배차헌) 1998 원창 출판사
- 금속재료학 (민수홍 외 2명) 1992 구민사

키워드

비례한도,   탄성한도,   항복점,   인장강도,   연신율,   단면수축율,   항복비,   변형-응력곡선