보의굽힘모멘트측정실험

목차

1.실험목적
2.실험이론
3.실헝장치및방법
4.실험결과

본문내용

모멘트는 다음 식과같다.
그림68에서, 같은 하중Wrkqh의 전체 길이에 걸쳐 분포되어 있다. 중앙에서 휨모멘트를 구하기위해서, 하중을 2개의 W/2로 나누자. 모멘트를 구하기 위해, 각 반의 하중은 중앙에서 L/4 m 떨어진 위치에 작용하는 합력으로 대체할 수 있다. 반력은 다시 각각 W/2이다. 그래서 중앙점의 모멘트는 다음과 같다.
이상적으로, 보는 최대모멘트가 어느 위치에서 발생하든지 간에 이에 견디도록 충분한 춤을 가져야한다.
그러나, 일반적으로 이것은 매우 실제적인 제안은 아니다. 바닥에서가 아니라 지붕에서 이상적인 경우가 있을 것이다. (그림3을 보라) 앞으로 계속 구조 부재에 대한 휨모멘트의 영향을 설명할 것이다. 상세한 계산은 많은 교과서들에서 발견될 수 있지만, 휨모멘트의 분포를 정성적으로 시각화하는 능력과 이것을 구조형태에 관련시키는 능력은 매우중요하다.
3. 실험 장치 및 방법
1) 장비의 원리
본 실험장비는 보에서 모멘트를 측정하고자 하는 위치에 모멘트를 받을 수 없는 힌지를 설치하고, 모멘트 팔을 이용하여 그 곳에서의 모멘트를 측정하는 원리를 사용한다.
그림 2-1 굽힘 모멘트 측정 장치 (STR 2)
2) 굽힘 모멘트 측정을 위한 장비 구성 및 연결 방법
주어진 하중 걸이에 100g, 200g, 300g, 400g, 500g용 추를 만든다.
※추를 만들 때 각 추의 무게는 10g이고, 추걸이 자체의 무게가 10g 이므로 100g 용추를 만들려면 추걸이에 9개의 추를 얹는다.
그림 2-1의 STR2를 기본 프레임에 그림 2-2처럼 지정고정 나사를 이용하여 결합시킨다.
모멘트 측정용으로 보 상단에 설치된 모멘트 팔 밑에 설치된 센서 하단부에 있는 안전장치(고무링)를 제거한다.
디지털 측정기(DFD, Digital Force Display)의 위 부분에 있는 네 개의 입력단자 중 한곳에 4way din lead를 이용하여 STR2와 연결한다.
디지털 측정기의 채널을 모멘트팔의 Force Input 입력단자의 번호와 맞춘다.
3) 컴퓨터 모니터와 연결 AC
디지털 측정기와 연결이 끝난 후 컴퓨터용 디스플레이 (STR2000)와 디지털 측정기를 연결한다.
※디지털 측정기 Output → 6Way din lead → STR2000 Force input
※STR2000에 관련하여 설치하는 법과 컴퓨터에 연결하는 법 등 다른
장비와 연결하는 방법은 조교의 지시를 따른다.
그림 2-2 설치 완료된 굽힘 모멘트 측정 장비 (STR 2)
4. 실험결과
실험1 하중과 모멘트의 비례관계에 대하여
모멘트 암의 힌지부에 추를 걸어 하중에 의한 모멘트의 크기를 측정한다.
계속해서 추의 크기를 달리하여 하중을 측정한다.
하중과 모멘트 그래프(아래우측)를 작성하면 하중과 굽힘 모멘트의 비례관계를 잘 이해할 수 있다.
이론값과 실제 값을 비교한다.
표 2-1 측정결과기록 예
mass
load
거리
실험힘
이론힘
실험
모멘트
이론
모멘트
좌측
반발력
우측
반발력
100
0.98
440
0.70
0.75
0.09
0.09
0.31
0.67
200
1.96
440
1.46
1.50
0.18
0.19
0.62
1.34
300
2.94
440
2.18
2.25
0.27
0.28
0.94
2.01
400
3.92
440
2.92
3.00
0.36
0.37
1.25
2.68
500
4.90
440
3.68
3.75
0.46
0.47
1.56
3.34
실험2 하중이 재하 된 점에서 떨어진 점의 모멘트
힌지점에서 일정거리 떨어진 위치에 실험 2-1, 2-2 및 2-3처럼 하중의 위치를 변화시킨다.
각각의 경우에 대하여 모멘트의 크기를 기록한다.
실험2-1 하중 배치도 실험2-2 하중 배치도 실험2-3 하중 배치도
표 2-2 측정결과 예
실험번호
(N)
(N)
하중(N)
실측 굽힘 모멘트 (N-m)
(N)
(N)
이론 굽힘 모멘트
(N-m)
2-1
3.92
-
-1.4
-0.19
5.17
-1.25
-0.17
2-2
1.96
3.92
3.7
0.47
2.59
3.3
0.46
2-3
4.91
3.92
3.8
0.47
2.59
6.24
0.48
5. 토의 및 결과
① 우선 이번 실험에 앞서 고체역학의 선지식이 필요했던 실험이였고, 그에 대한 예습을 못한 것에 대해 반성해 보았다.
② 모멘트의 정의와 그에 따른 하중의 증가와 떨어진 거리만큼의 모멘트 변화를 알아 볼 수 있었다.
③ 반력비와 거리비는 같다는 결과도 알아 볼 수 있었다.
④ 모멘트 측정 장비의 사용법을 익힐 수 있었다.

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굽힘모멘트,   보,   휨모멘트