충격시험 (Impact test)

소개글

충격시험 (Impact test)에 대한 보고서 자료입니다.

목차

1. 목적 및 소개
2. 이론
3. 실험 장치 및 시험편
4. 실험 방법
5. 실험결과
6. 결론 및 고찰

본문내용

가 발생하고 파괴시 시험편이 파괴된 후 파편의 비산으로 인해 에너지의 감소가 생기기도 한다. 따라서 이런 에너지의 손실로 인해서 충돌하기 전의 운동에너지보다 충돌 후의 운동에너지가 감소하게 되어 해머의 처음 위치까지 올라가지 못하고 더 낮은 위치까지만 올라가게 된다. 위 실험에서는 마찰에너지와 비산으로 인한 운동에너지를 제외하고 값을 측정했지만 이렇게 손실되는 에너지를 고려하여 충격에너지를 다시 구하면 다음과 같이 구할 수 있다.
실험번호
충격후각도(°)
충격에너지(J)
충격치(J/cm2)
1
118
21.886
27.358
2
117
24.446
30.558
3
115
29.635
37.043
4
115
29.635
37.043
5
115
29.635
37.043
Average
27.047
33.809
3) 시험편의 노치의 영향을 고려해본다.
시험편의 노치에 의해서 노치효과가 발생하게 된다. 노치효과란 물체표면의 우묵하게 파인 곳에 응력이 집중되는 효과이다. 편평하게 가공한 재료에 부분적으로 오목하게 팬 곳을 '노치'라고 하는데, 이 부분에 힘이 주어질 경우 다른 부분보다 훨씬 더 큰 응력의 집중이 발생하여 노치부분에서 파괴가 일어나게 되는 효과를 말한다. 나무 막대기를 쉽게 부러뜨리기 위해 부러뜨리려는 부위의 표면층에 칼자국 등의 노치를 내는 것은 이 부위에서의 노치효과를 응용하기 위한 것이다.
노치의 형상에 따라 파괴의 현상이 다르다. 노치의 둥글기가 작을수록 빨리 파단되고 흡수에너지도 작게 되며 노치의 깊이가 얕을수록 비흡수 에너지가 크다. 따라서 둥글기가 작고 깊이가 얕은 노치일수록 응력 집중이 큰 것을 알 수 있다.
4) The centor of percussion에 대해 고찰해 보고 이 실험에 미치는 영향을 고려해 본다.
The centor of percussion는 격심이라고 불리는데 타격중심이라고도 한다. 어떤 물체가 외부로부터 힘을 받아 움직일 경우, 어떤 점을 중심으로 회전을 하게 되면 그 물체의 회전축에서 회전 반작용의 영향을 거의 받지 않는 지점이 있다. 즉, 외부의 힘을 가장 적게 받는 작용점이 있는데, 이 작용점을 무게중심과 구분해 격심이라고 한다. 예를 들어 야구에서 타자가 배트를 휘둘러 공을 때리게 되면, 공을 맞히는 순간 타자에게는 충격력이 전해진다. 이때 공을 때리는 배트의 위치에 따라 타자가 받는 충격력은 달라지게 되는데 공이 타자의 손에서 가까운 위치에 맞을수록 충격력은 커지고, 반대로 공이 배트의 격심 위치에 정확히 맞을수록 충격력은 줄어든다. 만약 타자가 배트를 휘둘러서 분명 공을 맞추었는데 맞는 느낌이 별로 나지 않았음에도 불구하고 공은 멀리 날아갔다면 이때 공이 배트의 격심 지점에 맞은 것이다. 따라서 격심에서 멀어질수록 회전 반작용에 의한 영향을 강하게 받아 타자가 받는 충격력은 커진다. 따라서 이번 실험에서 시험기의 해머 충격날이 시편과 충격이 일어날 때 시편이 해머의 격심 부분과 충격이 일어나지 않고 격심 위치와 거리가 있는 곳에서 충격이 일어난다면 해머와 시편의 충격시 일어나는 반발력이 해머에 전해지게 된다. 그러면 충격시 시험편에 흡수된 에너지 이외에 해머에 들어가는 반발력도 생기게 되어 실험값을 얻는데 오차가 생기게 될 수 있다. 하지만 시험편의 무게가 해머와 비교해서 큰 차이가 나기 때문에 실험값 오차에 미치는 영향이 크게 고려해야 될만큼 크지는 않을 것이다. 그렇지만 최대한 적은 오차를 얻기 위해서 해머와 시편이 격심 부분에서 충돌 할 수 있도록 해야 된다.
5) Ductile material이 brittle material 보다 충격파괴시 흡수에너지가 큰 이유를 알아본다.
연성재료(ductile materials)는 탄성한계를 넘는 힘을 가해도 물체가 바로 파괴되지 않고 늘어나는 성질을 갖는 재료를 말한다. 연성재료에서는 최대하중에서부터 노치 부분에 균열이 생기지만 곧바로 파괴되지 않고 파괴될 때까지 변형이 커지게 되는데 이 과정에서 파괴될 때 까지 소모되는 에너지가 있기 때문에 충격파괴시 흡수되는 에너지가 크다.
취성재료(brittle materials)는 탄성한계 이상의 힘을 가했을 때 영구변형을 하지 않고 바로 파괴되는 성질을 갖는 재료를 말한다. 연성재료와는 다르게 균열이 일단 발생하면 급격히 진행되어 영구변형이 일어나지 않고 파괴되게 된다. 따라서 연성재료에서 변형이 일어나는 동안 흡수하는 에너지를 취성재료는 흡수하지 못하고 파괴되기 때문에 충격파괴시 흡수되는 에너지가 연성재료보다 작다.

키워드

층격,   충격,   노치,   충격실험,   응용역학,   측정,   시편,   시험편