3종의 강성이 다른 보(알루미늄 황동 강재)처짐실험

소개글

3종의 강성이 다른 보(알루미늄 황동 강재)처짐실험에 대한 보고서 자료입니다.

목차

1. 실험 목적
2. 실험 종류
3. 기초이론
4. 실험장비 구성
5. 실험 방법
6. 실험 결과
7. 고찰

본문내용

따라서 을 일정한 값 C로 생각하면 이 되어 처짐은 지간의 세제곱에 비례한다는 것을 이론적으로 알 수 있다. 또한 실험에서 얻어진 그래프가 직선 형태로 나타나기 때문에 처짐량과 지간의 세제곱이 비례한다는 것을 확인 할 수 있다.
실험 4
처짐의 형상과 곡률 반경의 측정
보의 재질은 철을 사용했고 하중은 300g을 주었다.
Material
철
value : 207*109
Width b: 19 mm
: 40.65*10-12
Depth d: 2.95 mm
좌측 지점에서
하중재하점까지의
거리(mm)
하중재하 전 변위계의
처짐(mm)
　
하중재하 시 변위계의
처짐(mm)
　
실측 처짐(mm)
0
0.03
0.43
0.4
20
0.2
0.49
0.29
40
0.19
0.43
0.24
60
0.13
0.32
0.19
80
0.09
0.15
0.06
100
0
0
0
150
-0.26
-0.42
-0.16
200
-0.48
-0.85
-0.37
250
-0.78
-1.23
-0.45
300
-1.09
-1.59
-0.5
350
-1.22
-1.7
-0.48
400
-0.74
-1.12
-0.38
450
-0.31
-0.48
-0.17
500
0.09
0.07
-0.02
550
0.22
0.43
0.21
600
0.26
0.6
0.34
길이 x값에 따른 처짐 방정식 가 된다. 실험4는 x가 0부터 시작하였지만 단순보는 0.1m부터 0.5m 까지 있기 때문에 이때 x의 범위는 가 된다. 처짐 식을 x의 범위를 고려해서 다시 바꾸면
이 된다.
좌측 지점에서
하중재하점까지의
거리(mm)
실측 처짐(mm)
　
이론처짐(mm)
　
곡률반경(m)
0
0.4
1.165
-57.23
20
0.29
0.885
-71.54
40
0.24
0.629
-95.39
60
0.19
0.396
-143.1
80
0.06
0.186
-286.2
100
0
0
-
150
-0.16
-0.171
114.5
200
-0.37
-0.320
57.24
250
-0.45
-0.426
38.16
300
-0.5
-0.466
28.62
350
-0.48
-0.426
-38.16
400
-0.38
-0.320
-57.24
450
-0.17
-0.171
-114.5
500
-0.02
0
-
550
0.21
0.171
114.5
600
0.34
0.320
57.24
실험 4는 처짐의 형상과 곡률 반경의 측정을 알아보는 실험이다. 이론 적으로 처짐량을 구하는 식이 와 같이 되는데 이때 보면 x값의 범위가 에서 x가 0.3m인 곳 즉 보의 중심에서 처짐량이 가장 최대값이 된다. 따라서 보의 중심에서 이론적으로 처짐량의 최대값이 나온 다는 것을 확인 할 수 있다. 실제로 실측값이 보의 중심에서 처짐량이 가장 많이 나왔다. 곡률반경은 로 모멘트와 역수의 관계가 있다. 따라서 보의 중심에서 모멘트 값이 가장크기 때문에 곡률반경이 가장 작게 나왔다. 또한 추걸이에 가까이 갈수록 오차가 줄어든 것을 알 수 있다.
7. 고찰
4가지 실험에서 모두 크기의 차이는 있지만 실험값과 이론값 사이의 오차가 발생하였다. 오차가 생길 수 있는 이유로는 여러 가지가 있는데 가장 큰 이유로는 보로 사용한 철과 황동, 알루미늄이 모두 완전히 평평한 상태가 아니었다. 실험의 특성상 보가 평평한 상태여야 비교적 정확한 값이 측정되는데 이미 휘어져 있는 상태라 추를 걸어 하중을 주지 않았음에도 불구하고 게이지의 값이 음수를 가리키거나 하중을 주었음에도 양수를 가리키는 경우를 볼 수 있었다. 오차를 줄이기 위해서 보를 뒤집어 사용하거나 여분의 보중에서 비교적 수평이 맞는 보를 사용하여 실험을 하였지만 그럼에도 오차가 많이 발생하였다.
또한 하중을 가할 때 추걸이에 추를 걸어 실험을 하였는데 이때 추걸이의 질량을 생각하지 않아서 오차가 발생하였다. 작기는 하지만 추의 무게뿐만 아니라 추걸이 자체의 무게도 보에 하중으로 작용하기 때문에 추걸이의 무게를 제외하고 이론값과 비교를 하여 오차가 발생하였다.
그리고 추의 흔들림에 의해서 오차가 발생하였다. 흔들림이 없도록 하기 위해서 추를 걸 때 조심을 했지만 그럼에도 불구하고 흔들림이 작용하여 순간적인 하중이 작용하였다. 뿐만 아니라 다른 실험이 주변에서 이루어 졌기 때문에 추가 걸려있는 상태에서도 책상의 흔들림과 같은 외부의 충격에 의해 힘을 받을 수 있기 때문에 그로인한 오차도 발생하였을 것이다. 오차 차이가 나는 다른 이유는 보 자체에도 질량을 가지고 있어서 추에 의한 하중 이외에 보의 질량에 의한 분포 하중이 생겼을 수 있다. 하지만 이번 실험에는 보의 질량을 측정 할 수가 없어서 보 자체의 분포하중이 처짐에 미치는 영향을 고려하지 못해 오차가 생겼다고 볼 수 있다.
이러한 오차들을 줄이기 위해서는 먼저 실험을 할 때 사용하는 최대한 평평한 상태의 보를 이용하여 실험을 해야 한다. 보가 휘어있으면 휘어있을수록 오차가 커지기 때문에 평평한 상태의 보를 사용하는게 중요하다. 하지만 평평한 보라도 여러 번 실험을 하면 휘어지기 때문에 여러 조가 실험을 할 때 똑같은 보를 계속 사용하지 않고 각각 다른 보를 사용한다면 오차를 줄일 수 있을 것이다. 또한 추걸이의 질량을 이론값을 계산할 때 포함하면 오차를 줄일 수 있을 것이다. 실험을 통하여 얻어진 처짐량은 추의 무게와 추걸이의 무게까지 포함한 하중으로 얻어진 측정값이기 때문에 이론값을 계산 할 때 추걸이의 무게를 측정하여 이론값에 포함시키면 오차를 줄일 수 있을 것이다. 추걸이의 무게와 마찬가지로 이번 실험에서는 보의 질량을 알 수가 없어서 보 자체에 의한 분포하중을 이론값에 포함 시키지 못했다. 따라서 보 자체에 의한 분포하중을 구해 이론값에 포함시키면 오차가 줄어들 것이다. 그리고 실험을 할 때 외부에 의한 충격에 의해 작용 되어진 힘이 처짐에 영향을 미치기 때문에 실험을 하는 동안에 주변에서 생길 수 있는 외부의 충격이 없도록 주의 하는 것도 오차를 줄이기 위한 방법이다. 마지막으로 추를 걸 때 흔들림에 의한 순간적인 하중이 측정값에 영향을 미치기 때문에 이것을 최소화하기 위하여 적은 흔들림이 작용하도록 추를 거는 것도 오차를 줄일 수 있는 방법이 될 수 있다.

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