좌굴시험 [Buckling Test]

목차

1. 실험 목적

2. 이 론

3. 실험 결과

4. 결론 및 고찰

본문내용

5
2.455
37
파단
35
파단
표4-1
2)한쪽 단순지지 한쪽 고정
e=0mm
P
δ
δ/P
10
1
0.1
20
1.5
0.075
30
2.5
0.083
40
4
0.1
50
6
0.12
60
10
0.166
70
20
0.285
75
40
0.533
77
46
0.597
79
69
0.873
80
파단
　
표4-2
3)한쪽 단순지지 한쪽 탄성적 억제
e=3mm
P
δ
δ/P
20
0.5
0.025
30
0.7
0.023
40
1
0.025
45
1
0.022
50
1.1
0.022
52
1.1
0.021
53
1.1
0.020
54
1.1
0.020
55
1.1
0.02
56
1.3
0.023
57
1.4
0.024
60
1.5
0.025
67
1.7
0.025
70
2
0.028
72
2
0.027
74
2.1
0.028
75
2.2
0.029
77
2.3
0.029
79
2.4
0.030
80
2.5
0.031
85
3
0.035
90
3.1
0.0344
100
4
0.04
110
6
0.054
120
7.5
0.060
표4-3
1) 여러 가지 지지조건과 편심량에 대하여 p-δ선도를 그리시오.
1)양단 단순지지
표4-4
2)한쪽 단순지지 한쪽 고정
표4-5
3)한쪽 단순지지 한쪽 탄성적 억제
표4-6
2) δ-δ/P선도를 그려서 를 구하고 이론적인 오일러하중과 비교하시오
(1) 양단 단순지지 기둥 δ-δ/P 선도
표4-7
(2) 일단은 단순지지되고 타단은 고정된 기둥
표4-8
(3) 일단은 단순지지되고 타단은 회전 억제된 기둥
표4-9
이론적인 오일러 하중과 비교
1) 양단 단순지지
표4-10
추세선을 이용한 실험식으로 실험에 의한 임계 하중값과 이론식에 의한 임계하중을 비교할 수 잇다.
1) e=0mm <계산 실례>
ㆍ실험식 :
ㆍ실험식에 의한
ㆍ이론식에 의한
2) e=3mm
ㆍ실험식 :
3) e=6mm
ㆍ실험식 :
2)한쪽은 단순지지 한쪽은 타단은 고정된 기둥
표4-11
실험식 :
3)한쪽 끝 단순지지 한쪽 탄성적억제
표4-12
실험식 :
임계하중
(Pcr)
양단 단순 지지 기둥
한쪽 끝은 단순지지되고 한쪽 끝은 고정된 기둥
한쪽 끝은 단순지지되고 한쪽 끝은 탄성억제된 기둥
0 mm
3 mm
6 mm
이론값(N)
51.113
51.113
51.113
104.313
74.195
실험값(N)
52.624
54.064
52.78
110.796
113.19
오차율(%)
0.833
5.251
3.379
6.215
52.526
표4-13
4. 결론 및 고찰
본 실험을 통해 여러 가지 기둥 양단 지지조건이나 하중점 편심량에 대한 좌굴임계하중을 측정해보았다. 좌굴이란 기둥의 길이가 그 횡단면의 치수에 비해 클 때, 기둥의 양단에 압축하중이 가해졌을 경우 하중이 어느 크기에 이르면 기둥이 갑자기 휘는 현상을 말한다.
실험결과를 보면 기둥의 양단지지조건에 따라 오일러 하중(좌굴임계하중)의 크기는 다음의 순서로 커짐을 알 수 있다.
일단 단순지지 타단고정> 일단 단순지지 타단 회전억제>양단 단순 지지 기둥
하지만 이는 이론값으로서 실험값과는 다소 차이를 보이고 있다.
특히 일단은 단순지지되고 타단은 회전 억제된 기둥인 경우는 실험값과 이론값의 오차율이 52.526%나 발생하였다. 이런 오차들로 인해 양단 단순 지지 기둥에서의 편심량에 따른 좌굴영향성도 파악할 수 없었다. 하지만 일반적으로 편심량이 클수록 좌굴임계하중이 낮아질 것이란 예상은 할 수 있다.
본 실험에 오차를 발생시키는 가장 큰 요인은 기둥의 변형이 하중의 증가에 따라 반드시 선형적인 증가를 나타내고 있지 않다는 점을 들고 싶다. 결국 추룰 내려놓는 방식에 따라 변형량이 달라지는 것을 알 수 있었다. 이런 현상은 특히 일단은 단순지지되고 타단은 회전 억제된 기둥인 경우 심하게 나타났으며 이것이 큰 오차율을 발생시킨 원인으로 사료된다.
이 외에도 변형량을 측정하는 자가 기울어져 있고 지지조건에 따라 최대 변형지점이 달라짐에도 불구하고 측정자가 고정되어 있어서 정확한 측정이 힘들었다는 점을 들 수 있다. 결국 측정과정에서 측정자의 주관적인 요소가 많이 들어가 오차가 발생할 수밖에 없었다. 긴 시간동안 반복측정에 의해 기둥자체의 초기 변형 및 재료 상태도 오차의 원인으로 생각된다.
본 실험을 통해 기둥의 좌굴을 발생시키는 임계하중은 기둥의 유효길이와 반비례 관계에 있음을 알 수 있었다. 긴 기둥이나 박판구조를 많이 사용하는 기계를 설계할 때는 반드시 좌굴을 고려해야 함을 알 수 있었다.

키워드

좌굴시험,   단면이차 모멘트,   양단 단순지지