기 계 공 학 실 험 1 압력용기

목차

1. 실험목적
2. 실험이론
3. 실험방법
4. 실험장치
5. 실험결과
-고찰

본문내용

748
33.518
40.24
(단위 : MN/m)
③ Hoop Stress의 이론값
σh =
압력(P)
0.00MPa
0.50MPa
1.00MPa
1.50MPa
2.00MPa
2.50MPa
3.00MPa
지름(d)mm
80
80
80
80
80
80
80
두께(t)mm
3
3
3
3
3
3
3
σh(MN/M)
0
6.6666
13.3333
20
26.6666
33.3333
40
④ Hoop Stress의 실험 평균값과 이론값 비교
0.00MPa
0.50MPa
1.00MPa
1.50MPa
2.00MPa
2.50MPa
3.00MPa
실험값
0
6.696
13.33
20.08
26.748
33.518
40.24
이론값
0
6.6666
13.3333
20
26.6666
33.3333
40
오차
0
0.0294
0.0033
0.08
0.0814
0.1847
0.24
(단위 : MN/m)
⑤ Hoop strain ( )
1번실험
Gauge1
0.0
103.8
200.8
301.8
403.4
511.0
610.4
Gauge6
0.0
99.0
198.2
297.8
395.0
500.2
596.2
평균값
0.0
101.4
199.5
299.8
399.2
505.6
603.3
2번실험
Gauge1
0.0
100.6
202.0
304.2
406.6
506.8
614.0
Gauge6
0.0
97.8
196.6
298.4
396.8
500.2
600.2
평균값
0.0
99.2
199.3
301.3
401.7
503.5
607.1
3번실험
Gauge1
0.2
102.0
200.6
305.6
406.8
504.4
614.0
Gauge6
0.4
98.6
198.4
300.2
400.4
497.2
600.6
평균값
0.3
100.3
199.5
302.9
403.6
500.8
607.3
4번실험
Gauge1
0.0
100.6
203.4
305.4
402.2
507.4
610.4
Gauge6
0.0
95.2
198.4
299.6
393.8
498.0
597.8
평균값
0.0
97.9
200.9
302.5
398
502.7
604.1
5번실험
Gauge1
0.2
102.4
202.2
303.0
404.8
513.0
608.4
Gauge6
0.0
97.6
196.2
296.6
396.6
502.0
594.4
평균값
0.1
100
199.2
299.8
400.7
507.5
601.4
()
⑥ 포아송의 비 (Posisson`s ratio)
Gauge2
0
-32.84
-67.88
-104.72
-140.92
-178.28
-214.8
Strain
0.08
99.76
199.68
301.26
400.64
504.02
604.64
포아송의비 실험값
0
0.329190056
0.33994391
0.347606718
0.35173722
0.353716122
0.355252712
포아송의 비 이론값
0.33
오차
0.33
0.00081
-0.00994
-0.01761
-0.02174
-0.02372
-0.02525
※ Gauge2값은 평균값을, Strain은 각 실험값의 평균의 평균을 계산하여 대입함.
⑦ Young's Modulus ( )
Stress(MN/m)
0
6.696
13.33
20.08
26.748
33.518
40.24
Strain
0.08
99.76
199.68
301.26
400.64
504.02
604.64
E(GPa)
0
67.12109
66.75681
66.65339
66.76318
66.50133
66.552
실험값
66.72463GN/m2
이론값
69GN/m2
오차
2.27537GN/m2
※ Stress값은 실험 평균값을, Strain은 각 실험값의 평균의 평균을 계산하여 대입함.
오차값엔 절대값을 사용함.
-고찰
- 이론값과 실제값의 비교
Open End condition과 Closed End condition 실험을 통해 데이터 값을 얻고, 이론값과 비교해 보았을 때 오차가 나는 이유는, 변형률의 차이 때문에 발생하며, 가압펌프를 작동시키는게 수작업으로 이루어지기 때문에 정확한 압력을 맞출 수 없을 뿐 아니라, 가압펌프를 가만히 두고, 모니터에 뜨는 데이터를 지켜본 결과, 비록 소숫점 이하의 변화이긴 하지만, 조금씩 변화가 일어나는 것을 볼수 있었다. 변화가 일정하지 않고 불규칙적인 변화를 보여주었다.
- Mohr 원 그래프 비교
Mohr 원 그래프를 비교해보면, 실험값과 이론값이 달라서 발생하는 차이를 관찰할수 있는데, 확인해 보면, Open End condition가 Closed End condition보다 차이가 적은 것을 알수 있다. 이유는, Young's Modulus의 값이 Open End condition일 때 더 적기 때문이다. Young's Modulus값이 더 작으면, 그만큼 변형률도 작다는 뜻이기 때문에 오차가 적은 것이다.
- 푸아송의 비
Open End condition과 Closed End condition 에서의 푸아송의 비를 계산해 보았는데, Open End condition일때는 푸아송의 비가 음수가 나오는 것을 확인했다. 푸아송의 비는 횡 변형의 영향을 받기 때문에 음수가 나올수 없고, 음수가 나온다면 푸아송의 비는 존재하지 않는다는 것을 알 수 있다. 결국 푸아송의 비는 Closed End condition에서만 존재하는 것을 확인했다.
- 기타 실험에 영향을 주는 요인 및 오차범위를 줄일수 있는 방법
*사람의 손으로 가압펌프를 눌러주는 방식이라 정확한 압력을 가해줄수 없고, 또한, 압력 을 가해주면서 실험기구가 흔들리면서 영향을 줄 수 있기 때문에 조심하며 실험한다.
*프로그램에 자신이 원하는 압력값이 나와도, 잠시만 기다린 후 data를 저장한다. 시간적 여유를 두어, 안정된 값인지를 알아보기 위함이다.
*자신이 원하는 값이 조금이라도 벗어났다면, 처음부터 다시 실험을 실시한다면, 조금이나 마 정확한 값을 얻을수 있을 것이다.
*원하는 압력을 얻기 위해 빠르게 용기 안의 압력을 높혔는데, 천천히 압력을 높혀가며 실험한다면, 장비에 무리도 주지 않고, 오차도 줄어들 것이다.
*장비의 반복적인 사용으로 본래의 탄성계수를 잃어버렸을 가능성도 있다.

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