[기계 공학 응용 실험] 6. 스트레인 게이지 응용 실험 (A+자료)

소개글

[기계 공학 응용 실험] 6. 스트레인 게이지 응용 실험 (A+자료)에 대한 보고서 자료입니다.

목차

1. 서론
1-1. 실험 목적
1-2. 이론적 배경

2. 본론
2-1 실험장치의 구성 및 방법
2-2 실험 결과
2-3 고찰

3. 결론

4. 참고 문헌

본문내용

오차가 발생 하였을 것이다.
실험에서 실제 변형률 양이 미소하기 때문에 전기저항의 변화나 검류계의 전류는 매우 작을 것이다. 그래서 일반적으로 4개의 스트레인 게이지를 이용하여 측정을 하게 된다. 이 4개의 스트레인 게이지를 이용하였을 때 상호 보완적으로 더 정밀하게 측정 할 수 있지만, 우리의 실험에서는 1개의 스트레인 게이지를 이용하여 보정을 위해서 4를 곱하였기 때문에 1개의 스트레인 게이지에만 의존을 하게 되므로 오차량이 더 증가 하게 되었을 것이다.
로드셀이나 스트레인 게이지로 측정된 데이터들은 시그널 스테이션을 통하여 증폭되게 된다. 그로 인해 발생한 오차 또한 증폭이 되고, 마찬가지로 발생한 노이즈 역시 증폭이 되게 된다. 즉, 이러한 불필요한 부분의 증폭으로 더 큰 오차를 발생하게 되었을 것이다.
우리가 실험한 시편을 실험자가 직접 버니어캘리퍼스를 이용하여 측정하게 된다. 이때 정확한 버니어캘리퍼스 측정법으로 측정하지 못하였다면 오차가 발생 할 수 있었을 것이다. 이는 전자식 버니어캘리퍼스를 이용하게 된다면 오차를 줄일 수 있을 것이다. 그리고 버니어 캘리퍼스는 소수점 2째자리 mm단위 까지만 측정을 할 수 있기 때문에 오차가 발생 할 수 있을 것이다.
SM45C의 물성치를 조사 할 때 가장 일반적으로 사용하는 SM45C의 탄성계수를 사용 하였다. 하지만 같은 재료라 하더라도 가공 방법이나 열처리 여부 등에 따라서 서로 다른 물성치를 가지게 된다. 또한 우리가 사포로 문지르면서 그 부분에서의 재료의 특성의 변화 또한 있었을 것이다.
스트레인 게이지 오차 원인
개통 오차(Systematic Error)
Bias오차와 같이 명확한 요인(온도, 배선 저항, 기준점에서 벗어난 설치, 기응력등)에 기인하는 오차로 일정값을 가지며 캘리브레이션을 통해 가감할 수 있다. 또 개인 오차중 평균 성분등이 있다. 이러한 오차는 대부분 보정이 가능하지만 특수한 경우(운전 변수, 측정 변수에 연동하는 경우)에는 보정이 힘들 수 도있다.
우연 오차(Accidental Error)
측정시 불분명한 원인에 의해 불규칙적인 데이터를 발생하는 오차로 랜덤오차(Random Error), 비재현성 오차(Non- Repeatability)라고도 합니다. 이러한 원인으로는 마찰 요소의 마모에 따른 접촉 상태 변화나 마모분에 의한 변화, 주위환경의 변화, 실험기기의 열적 변형에 따른 오작동등으로 발생할 수 있다.
우연오차의 경험적인 특징을 오차의 법칙(Laws of Error)이라고 하는 다음과 같습다. 동일한 크기의 가감의 오차는 동일한 확률로 발생한다.
절대적인 차가 작은 오차의 발생빈도는 큰 오차의 발생 빈도보다 높다.
절대 차가 과도한 오차는 발생하지 않는다.
백색 잡음(White Noise)
전자기학적 원리에 의해 절대 온도가 0 K를 벗어나게 되면 자연 발생적으로 전자들이 운동을 하게 되는데 이같이 전자가 열 운동을 하게 됨에 따라 발생하는 본질적 잡음을 말한다. 이같은 잡음을 줄이기 위해서는 측정온도를 높지 않게 하는 것이 좋다
이러한 잡음을 수치화한 것이 있는데 유효 잡음 전력 이라하죠. 유효잡음 전련을 P라고 하면 다음과 같다.
고찰 및 결론
이번 실험은 스트레인 게이지와 로드셀을 이용하여 탄성계수를 구하고 고체역학 시간에 배웠었던 내용을 실제 측정을 통하여 확인해 보는 것이었다. 로드셀과 스트레인 게이지에 대해서는 이미 기계공학 기초 실험을 통하여 작동원리와 이론적인 부분에 대해서는 알고 있었고, 이번에는 이를 통하여 실제 실험에 응용하는 방법을 확인 할 수 있었다. 실험 내용은 이미 고체역학과 기계공학 기초실험을 통해서 기본적으로 알고 있는 내용들이어서 이해하는데 어려움은 없었고, 실험에서 뿐만 아니라 결과 report를 작성하면서 책을 참조 하고 또한 몇 가지 이론적인 내용들을 조사함으로써 어렴풋하게 알고 있었던 내용들에 대해서 조금 더 깊이 있게 이해할 수 있게 되었다. 실험을 할때 사포를 이용하여 연마하는 작업을 하는 것을 조원 몇 명이 나누어서 각각 하였는데, 매끈한 표면을 얻기 위해서는 생각보다 힘이 많이 들었다. 그러나 사포로 문질렀음에도 생각보다 매끈한 표면을 얻을 수 있는 것이 조금 신기하게 보였다. 그리고 처음 해보는 실험이라 역시 하중장치를 다루는 데는 조금 서툴렀다.
참고 문헌
기계공학실험교재편찬회, 기계공학응용실험, 청문각, 2009.
R.C.Hibbeler, 김문생 안득만 이현우 임오강 옮김, 정역학과 재료역학, SI edition, 2009.

키워드

기계 공학 응용 실험,   응용 실험,   스트레인 게이지