(최종) 보의 처짐 실험

목차

1. 실험제목 : 보의 처짐 실험
2. 실험목적
3.관련이론
3-1 탄성곡선
3-2 모멘트 곡률 관계식
4. 실험장치
5. 실험방법
6. 실험결과 및 고찰
6-1 단순 외팔보의 최대 처짐 공식을 유도하여 보고 이론값과 측정값의 차이가 나는 이유와 오차를 줄이는 방안에 대해 고찰하라.
6-2 중립축에 관해 계산된 단면적의 관성모멘트(Moment of Inertia)인 윗 공식의 값에 대해 조사하고 아래의 두 가지 경우에 대하여 최대 처짐을 계산하여 공학설계 문제에 있어서 값의 중요성에 대해 고찰하라.
6-3 관성모멘트란?
7. 고찰
※ 참고문헌

본문내용

값을 기계가 아닌 사람의 눈으로 하였기 때문에, 이 과정에서 오차의 이유가 발생 하였을 수고 있다고 생각한다.
또한 정확한 L의 길이 지점과 무게를 올려놓은 지점에서의 오차발생, 시편을 놓은 받침대무게에 대한 근사 값 가정과 시편이 아주 미세한 차이로 일직선이 아니었다고 생각하며 이러한 부분에서도 아주 작지만 오차가 발생하였다 생각한다.
이러한 오차들을 줄이기 위해선 보다 정확한 계측기를 이용하여 측정하여야 하겠지만 같은 조건이 주어진다면 보다 신중하게 실험을 진행해야 할 것이다. 또한 횟수를 여러 번 반복하여 편차를 줄이는 것도 하나의 방법이라 생각한다.
6-2 중립축에 관해 계산된 단면적의 관성모멘트(Moment of Inertia)인 윗 공식의 값에 대해 조사하고 아래의 두 가지 경우에 대하여 최대 처짐을 계산하여 공학설계 문제에 있어서 값의 중요성에 대해 고찰하라.
조건 : 단순 외팔보(하중은 끝단에 10N으로 가정), 재질(Al 6061-T6),
보의 길이(L=0.5m), b=30mm, h=5mm, r=6.9m, 단면적은 같음(가정)
① 단면1 직사각형
Ix = (1/12) * b * h^3 = (0.03*0.005^3)/12 = 3.125 * 10^(-10)
Iy = (1/12) * h * b^3 = (0.005*0.03^3)/12 = 1.125 * 10^(-8)
최대 처짐 : 10*0.5^3/(3*68.9*10^9*3.125*10^(-10)) = 0.01935 m
② 단면2 원
Ix, Iy = 1/4* p*ir^4 = (pi*0.0069^4)/4 = 1.780*10^(-9)
최대 처짐 : 10 * 0.5^3/(3*68.9*10^9*1.780*10^(-9)) = 0.00340m
☞보의 단면이 원일 때, 관성모멘트는 더 크고, 최대 처짐은 적었다. 즉, 관성모멘트와 처짐은 반비례관계이다.
6-3 관성모멘트란?
물체의 단면의 모양에 따른 면적 2차 모멘트이다. 보에 힘을 가할 때, 보의 단면에 따라 그 휘는 정도가 다르다. 그것은 단면의 모양에 따라 힘이 분포되는 모양이 다르기 때문이다. 이것을 수학적으로 관성모멘트로 나타낸 것이다. 다시 말하면, 단면 모양에 따른 저항값 이라고 생각하면 되겠다.
7. 고찰
이번‘보의 처짐’실험을 통하여 처짐량을 계산하고 실제 실험값과 이론값을 비교 분석 할 수 있었다. 위의 결과표에서 나타났듯이 보의 처짐의 실험값과 이론값의 오차가 비교적 적게 발생하였다. 맨 처음 결과 테이블을 작성할 때 모든 포인트에서 최대 처짐 공식인 을 사용하여 계산 하였다. 하지만 끝 지점을 제외한 나머지 두 지점에서 측정값과 이론값의 오차가 크게 발생하였다. 하지만 고체역학 책을 찾아보니 최대 처짐 공식 뿐만 아니라 처짐 공식 =(-p^2)/(6*E*I) 식을 이용하여 계산해 보니 오차 값이 현저하게 줄어들음을 알 수 있었다.
사실 실험을 하는데 있어서 많은 어려움이 따랐었다. 위의 오차를 줄이는 부분에 대한 고찰에서 언급했다 시피 다이얼 게이지의 오차라던가 측정자의 측정오차등 많은 부분에 있어서 오차가 발생 할 요인들이 많았지만 이번 실험은 매뉴얼 대로 만족스럽게 진행된 것 같다.
이번 실험을 통하여, 이론적으로만 배워 왔던 보의 처짐을 실제로 보고 측정해 보았다. 이론상으로만 배워왔던 부분을 직접 실험을 통해 경험을 해볼 수 있었던 뜻 깊은 시간이라 생각한다. 또한 비록 오차가 적게 나오기는 했지만 이론값과 측정값에는 어느 정도 차이가 있다는 것을 느끼게 되었다.
※ 참고문헌
- 공학도를 위한 정역학 ,McGraw-HILL KOREA
- 재료역학 ( Mechanics of Materials, 5th ed.의 번역판)) , 영출판사

키워드

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