인장시험레포트(예비+결과)

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도도 항복강도 처럼 3가지 실험이 대체로 비슷하게 나왔다. 실험 1을 기준으로 봤을 때 실험 2의 인장강도가 약간 크게 나온 이유는 분당 신장속도 때문인 것 같다.실험 1은 분당 1.5mm씩 신장 시켰는데 실험 2는 그보다 1mm/분 이나 빠른 분당 2.5mm로 신장시키다보니 더 큰 응력이 가해졌을 수 있다.또한 실험1의 값이 실험3의 값보다 높은 이유는 실험3에서 파단된 점을 볼 때 표점거리를 선정하기 위해 살짝 그어놓은 부분이 잘라졌다는 이유에서 이런 결과가 나온 것 같다.표점거리를 선정하기 위해 그어놓은 부분의 강도가 그렇지 않은 부분보다 작기 때문에 그 부분이 파단 되었을 가능성이 있다.실험 2도 실험3과 마찬가지로 그어놓은 부분에서 파단 되었지만 그보다는 신장속도가 세가지 실험중에 제일 빨랐기 때문에 더 큰 가능성이 있다.이론상으로는 신장속도가 영향이 있지는 않지만 다음 실험시 정확한 측정을 위해서는 분당 신장속도를 한가지로 정해서 실험을 한다면 3가지 실험이 좀 더 비슷한 실험 결과를 얻을 수 있을 것 같다.
연신율(%)
으로 계산하며 은 파단시의 길이이고 는 초기 게이지 길이이다.ex) 실험 1의 자로 잰 값 & 공식에 의한 연신율 산출
= = 21 %
엑셀 데이터(파단시)의 연신율(tensile stress × 100)을 비교하면
실험 1
실험 2
실험 3
공식에 의한 연신율 (%)
21 %
17 %
9 %
평균값
15.66 %
엑셀 값에 의한 연신율 (%)
20.884 %
18.902 %
14.286 %
평균값
18.024 %
<표 5> 연신율(%) <그림 5> 파단 후의 시편
분석연신율은 자로 측정한 값과 엑셀의 파단점에서의 신장율 데이터 값이랑 많이 다르게 나왔다.특히 실험 1에서는 거의 비슷하게 나왔는데 2번 3번 실험에서는 차이가 많이 난다.이 데이터 차이의 이유는 2번 3번의 시편을 봤을 때 파단면이 완전히 직선으로 끊어진 것이 아니라 경사지게 끊어졌다는 이유에서 볼 수 있다.실제로 실험후에 2번 3번 시편의 파단면을 보았는데 경사지게 끊어져 있었다.결국 엑셀 데이터에 의한 연신율이 자로 측정한 값보다 큰 이유는 경사진 부분까지 다 길이로 측정했을 것 때문 인 것 같다.사진에서 알 수 있듯이 자로 측정할 때는 경사진 부분을 겹쳐놓았기 때문에 실제 늘어난 길이보다 작게 측정되었다고 생각 된다.
단면변화율()
= A는 실험데이터 상에 나와 있지 않기 때문에 을 이용하여 구한다.ex) 실험 1의 단면변화율A==9.917
= = = 17.36 %
실험 2, 3도 같은 방법으로 구하면
실험 1
실험 2
실험 3
파단단면적()
9.917
10.256
11.009
평균값
10.394
단면변화율(%)
17.36 %
14.53 %
8.26 %
평균값
13.38 %
<표 6> 단면변화율(%)
분석단면 변화율은 실제로 측정하진 않았지만 실험1보다 실험2와 3이 크게 나왔다.의 식을 이용하여 단면을 구했는데 실제 실험할 때 확인한 바와 같이 실험2와 3은 실험 1의 값보다 크게 나왔다.이것은 실험2와 3의 파단면이 기울어지게 잘렸기 때문으로 생각된다.실험 1은 실험하기 전에 예상했던 것과 같이 시편의 중앙부위가 끊어 졌는데 실험 2와 3에서는 표점거리 표시부분이 끊어졌다.앞에서도 이야기 했지만 그 부분이 좀 더 작은 응력으로도 끊어질 수 있었기 때문에 그렇게 되었다고 본다.또한 금을 그을때 미소한 차이에 의해 불규칙한 응력이 그 부위에 발생하여 기울어지게 잘린 것 같다.
진응력-변형율 관계를 그려라.
을 이용하여 진응력을 구하면ex) 실험 1의 진응력 & 공칭응력 - 변형율 선도 max(sig1) = 4301번째 데이터
>> sig_t=sig1(1:4301).*(1+eps1(1:4301));
>> a1=eps1(1:4301);
>> plot(eps1,sig1)
>> hold on
>> plot(a1,sig_t,'r')
여기서 빨간색으로 나타나는 그래프는 진응력-변형율의 그래프이고 파란색으로 나타나는 그래프는 공칭응력-변형율의 그래프이다.같은 방법으로 실험2, 3의 선도도 구할 수 있다.
첫 번째 실험 (1.5mm/min 신장)
분석<그림 4>에서 본 것과 같이 대체적으로 예상했던 그래프가 나왔다.공칭응력은 네킹현상에 의해서 증가하다가 극한응력을 지나 감소하지만 진응력은 계속 증가하는 모습을 보인다.
두 번째 실험 (2.5mm/min 신장)
분석파단 부분에서 실험 1보다 급격하게 꺾기는 모습을 보인다.바닥의 진동 책상의 떨림 등 여러 가지 환경적인 요인으로 실험 1과 다른 그래프의 모습을 보이는 가능성이 있다.
세 번째 실험 (2mm/min 신장)
분석예상했던 실험과 가장 다른 결과가 나왔다.변형율이 0.01정도가 되었을때 갑자기 응력이 감소한 것으로 보아 다른 응력이 작용했거나 갑자기 약해진 부분이 생겼을 수 있다.또한 중간에 갑자기 들어간 부분이 있는데 이부분은 책상을 쳤거나 어떤 외부 압력이 가해져서 응력이 줄어 들은 것 같다.
토 의재료역학에서 배우는 응력과 변형율에 대해 실제로 실험해볼 수 있는 좋은 기회였다.탄성계수와 항복응력 극한응력 등의 값을 확인 할 수 있었으며 실제로 선형영역 소성영역을 거처 파단 되는 모습을 확인 할 수 있었다.또한 처음에는 파단 단면적을 구하는 방법을 몰라서 공칭응력과 변형율의 그래프만 구할 수 있었는데 과제를 하면서 생각을 거듭한 끝에 진응력과 변형율의 그래프를 그릴 수 있게 되어 뿌듯했다. 오차가 생긴이유로는 실험 중에 사람들이 너무 앞에 많이 몰려 진동이나 외부 요인에 의해 제대로 된 응력이 나타나지 않았던 것 같고 표점거리를 표시할 때 매직으로 표시를 했으면 어떤 결과가 나왔을까 하는 생각을 하기도 한다.또한 KSD표준규격을 알아보려고 한국표준규격 싸이트에 들어가는 등 많은 시간 투자를 했지만 능력이 부족해서 못 알아본 점에 대해서 많이 반성한다.앞으로는 KSD표준규격을 찾는것 뿐만 아니라 다른 것에도 서칭능력을 키워야 하겠다.그리고 덧 붙이자면 한국표준규격이 초보자도 좀 더 찾기 쉽게 되어 있으면 좋겠다는 생각을 하게 되었다.이론상으로만 배웠던 재료의 특성을 실제로 확인 할 수 있었던 실험이였던 것 같다.

키워드

인장,   탄성계수,   시편