보의 처짐 - 양단 단순지지 보와 양단 고정지지 보에 잡중하중, 굽힘 모멘트, 복합하중을 가하였을 때 발생하는 보의 처짐 량을 측정, 측정된 실험값과 계산으로 얻어진 이론값의 차이를 비교, 중첩의 원리를 이해

소개글

보의 처짐 - 양단 단순지지 보와 양단 고정지지 보에 잡중하중, 굽힘 모멘트, 복합하중을 가하였을 때 발생하는 보의 처짐 량을 측정, 측정된 실험값과 계산으로 얻어진 이론값의 차이를 비교, 중첩의 원리를 이해에 대한 보고서 자료입니다.

목차

▶ 서 론
1.실험목적…-4-
2.실험이론…-5-

▶ 본 론
3.실험장치…-6-
4.실험방법…-7-
5.처짐량 계산…-8-

▶ 결 론
6.처짐량 그래프모음…-10-
7.실험 데이터…-12-
8.데이터 평가(오차요인)…-13-
9.고찰…-13-
10.참고문헌…-14-


▶ Figure 정리
Fig.1 곡률의 정의…-4-
Fig.2 곡률의 정의2…-5-
Fig.3 처짐공식 유도…-5-
Fig.4 처짐 실험장치…-6-
Fig.5 집중하중…-7-
Fig.6 모멘트…-7-
Table. 1 처짐 실험장치 재료성능…-6-

본문내용

디스크 직경 : 75mm
4. 실험 방법
양단을 고정지지 보와 단순지지 보로 설정하여 아래의 실험을 각각 실시한다.
1) 집중하중
Fig. 5. 집중하중
보는 양단이 고정되도록 조정한다. (단순 지지보의 경우 양단의 핀을 제거한다.)
게이지의 초기 상태를 조정하고 눈금을 0이 되도록 조절한다.
보의 오른쪽으로부터 1/3지점에 추를 달아 집중하중을 가해준다.
3개의 게이지의 처짐량을 측정하여 기록한다.
추의 무게를 변화시키며 실험을 부터 까지 반복한다. 단, 양단 단순지지보일 때 측정값의 정확성을 위해 3번 반복 측정한다.
2) 모멘트
Fig.6 모멘트
보는 양단이 고정되도록 조정한다. (단순 지지보의 경우 양단의 핀을 제거한다.)
게이지의 초기 상태를 조정하고 눈금을 0이 되도록 조절한다.
보의 왼쪽으로부터 1/3지점에 위치한 디스크에 추를 접선방향으로 달아준다.
모멘트만 가해지도록 반대방향으로 추의 무게와 같은 하중을 준다.
3개의 게이지의 처짐량을 측정하여 기록한다.
추의 무게를 변화시키며 실험을 부터 까지 반복한다. 단, 양단 단순 지지보일 때 측정값의 정확성을 위해 3번 반복 측정한다.
5. 처짐량 계산
* 모멘트와 힘을 동시에 계산한다.
- 따라서, 1번실험의 Ma=0, 2번실험의 P=0 으로 생각한다.
* 특이함수법을 이용한다.
- <>안의 항이 0보다 작으면 <>값은 0이된다.
양단단순
경계조건
, 유도
최종공식
양단 고정




에서 구한 식들을 모두 합한다. ()
경계조건을 이용해 를 구한다. (식에의해 Ra와 Ma는 구할필요가 없음)
경계조건
최종공식
【 결 론 】
6. 이론 처짐량 그래프
* 양단단순 힘(실험1), 모멘트(실험2) 처짐량 곡선 이론값
- Spread sheet 사용
최대처짐 : x = 0.49m 일때 y = -0.005665
최대처짐 : x = 0.49m 일때 y = -0.01133
최대처짐 : x = 0.49m 일때 y = -0.01699
최대처짐 : x = 0.475m 일때 y = -0.0009198
최대처짐 : x =0.475m 일때 y = 0.00184
최대처짐 : x = 0.475m 일때 y = 0.002759
* 양단고정 힘(실험1), 모멘트(실험2) 처짐량 곡선 이론값
최대처짐 : x = 0.515m 일때 y = -0.001274
최대처짐 : x = 0.515m 일때 y = -0.002549
최대처짐 : x = 0.515m 일때 y = -0.003822
최대처짐 : x = 0.45m 일때 y = 0.0003659
최대처짐 : x = 0.45m 일때 y = 0.0007317
최대처짐 : x = 0.49m 일때 y = 0.001098
7. 실험 데이터
실험 결과
지지보 종류
양단 고정 지지보
양단 단순 지지보
집중하중P
추의 무게(N)
게이지
실험1
실험2
이론값
실험1
실험2
이론값
5
1
101
100
52
60
62
362
2
225
221
122
139
142
560
3
129.5
128
85
135
142
429
10
1
195
188
104
135
112
725
2
418
400
244
290
255
1122
3
232.5
234
171
273
253
860
15
1
265
257
155
160
145
1088
2
564
550
366
362
337
1682
3
335
327
256
358
341
1289
모멘트M
추의 무게(N)
게이지
실험1
실험2
이론값
실험1
실험2
이론값
5
1
-4
4
-9
-14
-21
43
2
8
18
-37
5
5
128
3
3
8
-18
6
1
295
10
1
8
1
-18
-22
-28
87
2
45
35
-73
10
5
256
3
20
15
-37
9
7
590
15
1
20
31
-27
-26
-37
130
2
80
135
-110
15
6
384
3
39
54
-55
15
10
885
단위 : 0.01mm, 게이지기준 : 좌측부터
8. 실험 데이터 평가 (오차요인, 비교분석)
데이터의 계측상 오차는 크게 기계, 사람, 외부및 기타의 오류로 나눌 수 있다.
* 기계
1. 측정기계의 오류
2. 영점 [+-0.5 오차]
* 사람
1. 추를 놓는 시간의 정확성
2. 손떨림에 의해 잔류응력 발생
* 외부및 기타
1. 온도, 습도, 기압, 불순물 첨가여부
* 비교분석
이번 실험은 다른 실험에 비해 큰 오차가 나왔다. 하지만 실험값과 계산값의 경향성은 같다고 볼 수 있어 몇가지 오차요인을 짚는다면 올바른 실험이었다 생각된다.
고정보의 오차가 단순 지지보의 오차보다 상대적으로 적은 것을 볼 수 있는데, 이는 단순지지보의 경우 고정보 보다 추를 올릴 때 흔들거림이 커서 미세한 충격에도 반응하는 계측기 의 특성상 오차가 클 수 밖에 없어 어쩔 수 없다.
모멘트 하중을 가하는 과정에서 실험 할 때마다 측정값의 변화가 생긴이유를 생각해 보니, 추를 최대한 동시에 올리려 하였지만 이는 불가능하기 때문에 정확한 값을 얻을 수 없어 오차가 크게 발생한것 같다.
마지막으로, 모멘트 고정지지보에서는 도르래로 빼주는 하중값과, 모멘트를 가하기위해 더해주는 추의 하중의 균형이 잘 맞지 않았던것 같다. 그렇다보니 적은 하중에서는 비교적 잘 나왔는데 큰 하중으로 갈수록 추의 무게에 모멘트가 묻혀서 실험값이 이론값과 다르게 나오는 현상이 일어났다고 생각된다.
9. 고찰
* 알게 된것
1. 보 각각의 위치에서 하중의 형태에 따른 처짐량
- 눈에 띄지는 않았으나 계측기로 확인 가능
2. 하중이 커질수록 처짐도 늘어남
- 이론값 재확인
3. 단순지지보와 고정지지보의 차이
- 반력모멘트의 유무에 따른 처짐량 변화를 가시적으로 확인함
4. 군대다녀와서 잊어버렸던 특이함수 처짐공식
* 궁금해진것
1. 기계공학을 좀더 연구하다가 알게될 다른 실험의 지식들
2. 다음엔 얼마나 재미나고 알찬 실험이 나를 신나게 할것인가.
* 아쉬운것
1. 모멘트를 가하는 방법
2. 정확한 측정 불가능. (수작업으로 인한 큰 오차, 대략적인 추측만 가능)
3. 처짐각을 직접 재는것이 불가능
10. 참고문헌
Beer “SI고체역학” MCgrewhill, chapter 4, 6, 9
기계공학실험1 교안
엑셀 노가다

키워드

보의처짐,   곡률,   보의처짐 실험,   실험 데이터,   보,   실험방법,   처짐,   실험,   굽힘 모멘트