인장시험보고서 - cae응용 설계

소개글

인장시험보고서 - cae응용 설계에 대한 보고서 자료입니다.

목차

1. 인장시험의 정의
2. 인장시험의 목적

인장시험의 이론
1. 인장 시험기의 개념도
2. 인장시험의 고정방식
3. 금속재료 인장 시험편의 치수(KS규격)
4. 인장시험시 여러 가지 명칭들
5. Lüder band

3. 실험결과
1. 실험결과
2. 인장강도 시험 후 결과값 정리
1) 시험 전 기본 설정값
2) 연신률(Elongation)
3) 공칭응력
4) 탄성계수
5) 항복강도
6) 인장강도
7) 파단 변형률

분석 및 고찰
분석
고찰

참고자료

본문내용

% proof stress)이라고 한다.
3. 실험결과
1. 실험결과
원시편
시험후 시편
응력-변형 곡선
2. 인장강도 시험 후 결과값 정리
1) 시험 전 기본 설정값
폭 : 0.8cm
시험 후 표점거리 : 2.7
2) 연신률(Elongation)
연신율 는 시험편 파단 후에 있어서 영구 연신율, 즉 시편이 끊어질 때까지의 변형률, 혼동을 피 하기 위해 파단 연신율이라 한다. 이때, 파단 연신율 으로 계산한다.
=
(단, :파단후 표점거리 ,:시험전 표점거리)
3) 공칭응력
시편의 축방향 응력 는 시편에 작용하는 축하중을 시편의 단면적으로 나눈 값이다.
이때 시편의 최초 단면적을 사용하여 계산한 응력
4) 탄성계수
이 값은 변형초기에서부터 비례한도까지 응력과 변형률의 비를 말하는데, 이는 탄성한도에 이르기까지 일정하다.
이 일정한 관계를 후크의 법칙(Hook’s law)이라 하고 응력과 변형률 관계 으로 표시된다. 여기에서 E값을 종탄성계수라 하며 Stress-strain diagrem에서 비례한도 이내의 직선부분의 기울기를 의미한다.
5) 항복강도
응력-변형률 곡선의 최초의 선형부분에 평행한 직선을 그리되 0.002(0.2%)와 같은 표준 변형률 값만큼 오프셋 시킨 선과의 교접을 항복응력으로 정의하며 오프셋 항복응력이라 한다.
항복강도 : 271.0295 MPa
6) 인장강도
인장강도는 인장시험의 경과 중 시험편이 견딘 최대하중을 평행부의 원단면적으로 나눈 값이다.
7) 파단 변형률
6061-T6 물성치 규격
시험한 후 얻어진 물성치
310 MPa
358.09MAp
276 MPa
271.0295MPa
68.9GPa
1.0 MPa
< 조 원 별 비 교 >
탄성계수
항복강도
인장강도
구 본 주
0.937465 MPa
296.781975 MPa
326.526935 MPa
이 종 환
1 MPa
291.2 MPa
320.4 MPa
이 경 은
1 MPa
271.0295 MPa
358.09 MPa
임 동 우
0.84 MPa
319 MPa
329 MPa
신 상 화
0.864 MPa
301 MPa
327 MPa
분석 및 고찰
분석
인장성은 어떤 재료의 강도를 표시하는 가장 중요한 척도가 되는데, 본 실험에서는 시편을 늘리는데 필요한 힘과 파괴점에서의 신율이 결정된다. 탄성율은 가해진 응력과 변형도가 응력에 선비례하는 영역에서 가해진 응력이 만드는 변형도에 대한 비율이다. 탄성율은 근본적으로 경도의 척도이며, 어떤 부품을 탄성율이 측정되는 선형영역에 일치하도록 설계하려고 할 때 대단히 유용한 인자가 된다. 즉, 고무와 같은 탄성이 필요한 용도에 대해서는 파괴점에서의 신율이 대단이 높으며, 딱딱한 부품의 경우에는 반대로 신율이 대단히 낮다. 그러나 신율을 적당하게 유지함으로써 급속한 충격을 흡수하도록 설계할 수도 있다. 따라서 응력-변형곡선 이하의 면적은 충격강도를 측정하는 척도가 될수 있다. 대개의 경우 인장강도가 대단히 높고 신율이 작은 재료는 실제로 사용이 깨어지기 쉽다. 재료를 이해 할 수 있었던 실험이고 이론을 시험에 적용해 볼 수 있는 중요한 시험이었다.
항복강도와 인장강도를 알 수 있는데 먼저 항복강도란 재료가 소성변형을 일으키지 않고 견딜 수 있는 최대강도로서 즉, 항복강도이하의 하중에서 이로 인해 생기는 미세한 변형은 회복되어지며 이에 탄성영역이라고 한다.
어떤 재료에서는 인장강도보다도 항복강도의 정도를 더 중요시 여기는 재료도 있으며 예로서 금형등에 쓰이게 되는 재료는 하중에 의해 소성변형을 일으키지 않아야 하므로 항복강도가 높은 재료를 선호해야만 한다.
인장강도는, 재료에 인장하중을 계속 가하게 되면 이 재료는 결국 항복점을 넘어서서 소성변형을 일으키게 된다. 이 재료는 균일한 소성변형을 하다가 국부적으로 급격한 변형을 일으키게 되는데 즉, 네킹이란 변형이 생기게 되면 재료는 급격히 변형되어 파괴가 일어난다. 이 때의 네킹이 일어나는 시점의 강도를 인장강도라 하며 그 재료가 가지는 최대강도라 할 수 있다. 재료에 하중이 가해지면서 탄성영역이후로 균일한 소성변형을 일으키게 되는데 이로 인해서 재료의 파단을 예측할 수 있으며 또한 그 재료가 버틸 수 있는 최대의 하중이므로 매우 중요한 기계적 성질이다. 네킹이 일어나게 되면 재료는 급격히 변형되어 순식간에 파괴에 이르게 된다. 예를 들어 건물의 구조용강으로 쓰이는 재료라 하면 인장강도가 높은 재료를 써야 건물의 수명을 예측하고 파괴가 일어나지 않은 시점에서의 예측이 가능해지므로 매우 중요하다. 반대로 인장하중이 낮은 재료라 하면 하중을 견디다 갑자기 파괴에 이르기 때문에 매우 위험할 수가 있다.
고찰
이번 실험은 인장시험으로 그 목적 또한 재료의 특성을 알 수 있는 실험이었다. 특히 주의점은 시험편의 평행부의 표점길이를 정확히 표시해야 한다는 것이다. 이것을 제대로 하지 못한다면 인장시험에 실패 원인이 될 것이다. 인장시험기로 나온 그래프와 그 값들을 이해하고 분석하는 것도 이 실험의 중요한 목적 중 하나였다. 다른 수업시간에 항복강도 인장강도 등에 에 관한 사항은 배웠었지만 그 이후 이것을 직접 실험에 접목해서 분석과정을 도출해는 것이 쉽지만은 않은 작업이었던 것 같다. 특히나 실험전, 실험후의 시험편의 단면적과 직경의 변화 후 값을 제대로 재지 않아서 정확한 실험분석 데이터를 만들지 못한 것이 어쩌면 이번 실험의 최대 실수가 아닌가 싶당. 하지만 이번 실험 레포트를 작성하면서 그동안 잊어버렸던 항복, 인장, 연실율등에 대한 공부를 다시 한번하게 되어서 정말 뿌듯한 시간이었던 것 같다.
진짜 중요한 것은 이렇게 재료물성실험시간에 인장시험기를 직접한번 만져도 보고 작동하는 것을 눈으로 보고 결과값을 어떻게 도출하는가에 대한 것을 해보았다는 것 자체가 중요한 하나의 수업이 되었던것같다.
참고자료
-[재료시험법] 기전연구사, 오길환 채두병 김학윤 연윤모 송건 박종건 공저, 1996
-[금속기계 재료시험] 학문사, 김창주 著, 1993, P273∼229
-[비파괴검사공학] 일진사, 이의종 이주석 공저, 1999, P320∼418
-[신편기계금속] 성안당출판, 박용진저)
-[금속기계 재료시험] 학문사, 김창주 著

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