스트레인게이지

소개글

스트레인게이지 에 대한 보고서 자료입니다.

목차

목 차
1. 실험 목적

2.-1 실험 내용 및 방법
가) 스트레인 게이지 부착 방법
1) 접착 위치의 표면 가공
2) 스트레인 게이지의 접착
나) 변형률-출력 관계 규명(Calibration : 보정)
다) 분동을 이용 하중 가함
라) 측정된 하중-스트레인 값으로 하중-스트레인 관계 구함

2.-2 이론적 배경
가) 외팔보에서의 평형 방정식
나) 굽힘 모멘트-응력 관계식
다) 응력-변형율 관계식
라) 굽힘 모멘트를 받는 재료의 탄성 계수

3. 실험 장치 및 방법

4. 실험 결과
(1) 굽힘 모멘트-응력 관계식 유도 (식 2))
(2) 재료의 탄성계수식 유도 (식 4))
(3) 굽힘 모멘트를 받는 각 재료의 탄성계수를 계산(두가지의 보)
(4) 미지의 분동의 질량 측정
(5) 하중-스트레인 관계
(6) 실험 결과에 대한 고찰

5. 결론
※참고문헌 및 Internet Site

본문내용

1.036×10-3
22.8g
1.074×10-3
2
103.5g
4.029×10-4
18g
8.249×10-4
3
80.8g
3.453×10-4
15.1g
7.674×10-4
4
?
5.564×10-4
?
9.976×10-4
p값을 구하는 방법은 1kg × 9.8㎨ =1N이므로 이것을 이용하여서 구한다.
금속 시편
플라스틱 시편
올려놓은 분동질량
하중 P(N)
올려놓은 분동질량
하중 P(N)
1
406.6g
3.985
22.8g
0.223
2
103.5g
1.014
18g
0.176
3
80.8g
0.792
15.1g
0.148
4
?
?
플라스틱 b=0.03m, h=0.00127m, x=0.15m 을 이용한다.
금속 시편 b=0.03m, h=0.00147m, x=0.15m
금속 시편
플라스틱 시편
올려놓은 분동질량
탄성계수
(N/㎡)
탄성계수
(GPa)
올려놓은 분동질량
탄성계수
(N/㎡)
탄성계수
(GPa)
1
406.6g
5.340×1010
53.401
22.8g
3.862×109
3.862
2
103.5g
3.494×1010
34.942
18g
3.968×109
3.968
3
80.8g
3.184×1010
31.843
15.1g
3.587×109
3.587
평균값
4.01×1010
40.06
3.81×109
3.81
(4) 미지의 분동의 질량 측정
미지의 분동에 대한 그트레인 측정 자료와 앞에서 구한 각재료의 평균탄성계수를
식에 대입하여 하중(N)을 계산하고 질량을 구한다.
구 분
스트레인(ε)
평균탄성계수(N/㎡)
하중(N)
질량(g)
금 속
5.564×10-4
4.01×1010
1.607
163.99
플라스틱
9.976×10-4
3.81×109
0.204
20.85
(5) 하중-스트레인 관계
위에 나온 결과를 하중과 스트레인 표로 정리하면
금속 시편
플라스틱 시편
올려놓은 분동질량
하중(N)
변형률(ε 스트레인)
올려놓은 분동질량
하중(N)
변형률(ε 스트레인)
80.8g
0.792
3.453×10-4
15.1g
0.148
7.674×10-4
103.5g
1.014
4.029×10-4
18g
0.176
8.249×10-4
163.99g
1.607
5.564×10-4
20.85g
0.204
9.976×10-4
406.6g
3.985
1.036×10-3
22.8g
0.223
1.074×10-3
<금속시편>
<플라스틱 시편>
(6) 실험 결과에 대한 고찰
→ 실험 시 오차를 줄이기 위해서는 많은 노력이 필요할 것이라 생각한다. 처음에 실험의 준비부터 시작해서 실험하는 과정 그리고 마무리까지..물론 우리의 힘으로는 어떻게 할 수없는 오차는 존재하지만, 조금만 더 주의를 기울이면 많이 줄일 수 있을 것이라 생각했다. 처음에 표면처리를 할 때 사포질을 하는 것, 스트레인게이지를 외팔보에 부착하는 작업, 그리고 전선을 결선하는 작업등 이번실험은 꽤 많이 손이 많이 가는 실험이었다. 그만큼 실험 준비 작업 중에 실수가 있었을 것이고, 그로인하여 실험 결과가 많이 좌우되었을 것이라 생각된다. 하중-스트레인 선도는 4개의 점으로 선형방정식으로 만드는 과정으로 Excel의 내장기능인 추세선 기능을 사용했다. 플라스틱의 경우 그래프를 보면 알 수 있듯이 생각보다는 상당히 결과가 좋게 나온 것을 알 수 있다. 4개의 점이 거의 일직선상에 놓여있어 수식과의 오차도 상당히 적게 나왔으며, (Excel 추세선 옵션 기능) 직접 식을 유도해봄으로써 식에 의한 값과 실험데이터에 의한 값을 비교해 볼 수 도 있었다. 그러나 금속의 경우 실험상의 오차로 인해 일직선상에 나타나지 않았다.
5. 결론
이번실험은 공학에서 중요한 개념 중의 하나인 스트레인에 대해 알아보는 실험이었다. 스트레인 게이지를 이용하여 실제로 스트레인을 측정해보고 그 데이터를 이용하여 임의의 하중을 구해보았다. 매번 실험 시 느끼는 점이지만, 실험 시에는 상당히 집중력이 요구 된다고 생각한다. 실험 시 발생할 수밖에 없는 오차를 최대한 줄이기 위함이기 때문이다. 우리조만 하여도 이번실험에서 하마터면 한순간의 실수로 실험이 물거품이 될뻔한 일도 있었다. 실험 시에는 알지 못했지만 데이터를 처리하면서 느낀점으로 실험조건이 그리 좋지 않아 오차가 어느 정도 발생했을 것이라는 생각을 했다. 각 외팔보에 대해 4가지의 분동을 한번씩만 올려놓았는데 이것을 적어도 5번 정도만 했더라도 평균값을 구해 이번결과보다 조금이나마 신뢰할 만한 데이터를 얻지 않았을까 하는 생각도 해보았고, 원래 실험 시에는 지속적인 보정이 필요한데 여건상 처음에 한번만 보정을 하고 실험을 하였다. 이점도 무척이나 아쉬웠으며, 또한 모멘트를 계산할 때 분동의 질량에 스트레인게이지로부터 하중이 가하지는 사이의 거리를 곱하는데 이 거리를 정확히 하기 위해서는 분동의 무게중심을 정확히 외팔보 끝에 놓아야 한다. 하지만 분동의 무게로 외팔보가 처지면서 분동이 떨어질 수도 있고 해서 적당히 끝 쪽에만 놓은 점도 오차가 발생한 원인이라 생각해 볼 수 있을 것이다. 플라스틱의 시간-스트레인 선도에서 볼 수 있듯이 분동을 올려놓는 것도 상당히 중요함을 알 수있다. 분동이 진동을 하면서 스트레인값이 상하로 왔다갔다 하는데 분동을 최대한 살살 올리면서 진동이 사라질 때까지 충분한 시간을 두고 실험을 했더라면 더 좋았으리란 생각을했다.
이 실험으로 벌써 3번의 실험을 마쳤다. 실험의 이론이 되는 내용들이 전부 예전에 배운것들이라 많이 기억에서 사라져 힘들었었는데, 이과목을 통해서 스스로 공부도 하고, 또 직접 실험한 것으로 이것저것 부딪혀보니 이해도 잘되고 그만큼 내 것으로 만들기도 쉬워 정말로 많은 도움이 되었다.
※참고문헌 및 Internet Site
한성대학교 최재봉 교수님 강의노트
權鎬泳, 盧戊根, 朴鍾建, 裴且憲 共著.<<(新編)材料工學>>.서울 :遠彰出版社, 2002.
손세원, 이용복, 임원균 공역.<<재료역학>>.서울 :회중당, 1993
http://www.matweb.com
http://www.naver.com
http://www.empas.co.kr
http://www.machinenow.co.kr
http://www.radian.or.kr 주식회사 라디안

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