보의 굽힘 - 보의 휨 모멘트 측정, 하중이 부하된 점에서 떨어진 점의 모멘트, 단순지지 보의 소성 휨 측정

목차

보의 휨 모멘트 측정

1. 실험 목적(실험1~2)
2. 실험방법
3. 실험결과
4. 고 찰

실험2. 하중이 부하된 점에서 떨어진 점의 모멘트

1. 이론적 배경
2. 실험방법
3. 실험결과
4. 고 찰

보의 처짐
1. 실험 목적

실험3. 단순지지 보의 소성 휨 측정
1. 이론적 배경
2. 실험방법
3. 실험결과
4. 고 찰

본문내용

영이 되게 한다.
④ 로드 셀이 3mm의 변형을 주도록 내려서 하중을 측정한다.
⑤ 3mm 씩 내려가면서 로드 셀에 하중 변화가 매우 작을 때까지 계속한다.
⑥ 결과를 표에 입력한다.
그래프는 힘-변형 관계를 그리고 결과에 대해서 논하라.
소성 붕괴할 때의 하중을 적고 휨 모멘트 도표를 이용하여 소성 붕괴 모멘트 M을 계산한다.
하중을 풀고 보를 제거한다. 붕괴된 보의 형상을 그린다.
3. 실험결과
처짐(mm)
부하하중(N)
0
0
3
23
6
42
9
70
12
91
15
117
18
127
21
158
24
170
27
197
30
213
33
222
36
236
39(소성붕괴시점)
250
42
258
45
263
= = = 1.43
(=하중, L=보의 길이, b=보의 너비, h=보의 높이,
=S20C의 항복응력, =단면 2차 모멘트, y=중립축으로부터의 거리)
이론값과의 차 = 1.5 - 1.43 0.07
4. 고 찰
: 보의 굽힘에 관한 마지막 실험으로 보의 처짐에 대한 단순지지 보의 소성 휨 측정
실험을 하였다. 고체역학 및 기계재료 수업시간에도 공부를 했던 부분이었는데
재료는 힘을 받으면 탄성변형과 소성변형을 일으키는데 탄성영역에선 가했던 하중을
제거하면 재료는 원래의 상태로 돌아가지만 소성영역에서는 가한 하중을 제거하
더라도 원래 상태로 돌아가지 않는다. 이번 실험에서는 그 경계를 찾는 실험이었다.
S20C의 보를 사용하여 실험을 하였다. 보의 처짐량을 3mm씩 증가하면서 그때의
하중을 관찰하면서 하중의 변화가 선형에서 비선형으로 바뀌는 때의 하중을
소성붕괴가 일어나는 시점으로 간주하고 실험을 시작하였다. 실험결과를 관찰하면
처짐량이 39mm가 되는 시점, 즉 부하 하중이 250N이 되는 시점이 소성붕괴가
시작되는 구간이라 생각이 된다. 부서질 듯 하면서도 보는 부서지지 않았다.
이론적으로 의 값이 1.5가 나온다고 하였다. 실제로 실험을 통해 얻은 부하
하중 값과 실험에 사용 된 보의 길이 값, 주어진 재료의 항복응력 값을 대입한
결과 1.43의 계산 값을 얻었다. 이론적인 값과 0.07의 차이를 보였다. 실험결과를
토대로 정리해 보면 최대 처짐량은 힘이 주어진 보의 중앙에서 일어났으며
항복점의 전후로는 하중의 가감이 적음에도 불구하고 변형을 일어났다. 하중의
변화가 적음에도 불구하고 변형이 일어난다는 것은 탄성영역을 지나 소성영역에
들어왔음을 알 수 있다. 실제 상황에 적용한다면 보의 처짐에 관한 이번 실험은
굉장히 중요한 실험이며 절대 간과해선 안 될 부분이다.
보의 굽힘에 관해서 3가지 실험을 하였다. 하중과 모멘트의 관계, 하중이 부하
된 점에서 떨어진 점의 모멘트 그리고 단순지지 보의 소성 휨에 관한 실험이었다.
하중과 모멘트의 관계는 하중이 증가할수록 모멘트의 값도 증가하는 선형의
모습을 보였으며 모멘트 값은 하중의 크기 및 길이의 영향을 받음을 확인하였다.
또한 재료는 변형에 있어서 탄성변형과 소성변형의 과정을 겪는데 그 시점을 찾는
방법으로 변형량을 제한하여 하중의 변화를 살펴 하중의 변화가 없는 시점을 항복
응력 값으로 추정하는 실험을 통해 설계 시 보의 특징을 고려하여 적용해야 함을
배울 수 있었다. 이론적으로 수업시간에 한번 씩 다루었던 내용이었고 기계공학부
학생이라면 반드시 알아야 하는 내용을 다룬 실험이어서 쉽게 실험에 임할 수 있었던
것 같았다. 이론에만 머물러 있던 지식을 실험을 통해 복습도 하게 되었고 완전히
나의 것으로 만들 수 있었던 실험이었으며 사회에 진출하여 어떠한 분야에서 일을
할지 아직 모르지만 보를 다루는 분야라면 굉장히 중요하면서도 실제 적용에 있어
도움이 될 실험이었다.

키워드

보,   굽힘,   보의 휨 모멘트 측정,   단순지지 보의 소성 휨 측정,   보의 굽힘,   하중이 부하된 점에서 떨어진 점의 모멘트