구조실험 - 기둥의 좌굴 실험

목차

1. 서론 및 실험목적
2. 이론적 배경
3. 실험기구 및 재료
4. 실 험 방 법
5. 실 험 결 과
6. 고 찰
7. 결 론
8. 참 고 문 헌

본문내용

N
5
520
30N
500
50N
480
125N
⑶ 오차율(%)
종류
Pin-Pin
Pin-Fixed
Fixed-Fixed
이론(N)
실험(N)
오차율
(%)
이론(N)
실험(N)
오차율
(%)
이론(N)
실험(N)
오차율
(%)
1
88.65
74
15.53
201.73
106
47.45
463.15
135
70.85
2
66.31
62
6.50
148.40
145
2.29
333.43
310
7.03
3
51.46
48
6.72
113.47
101
10.99
251.46
232
7.74
4
41.09
37
9.95
89.66
75
16.35
196.38
154
21.58
5
33.57
30
10.63
72.62
50
31.15
157.60
125
20.69
<종류에 따른 오차율 그래프>
결 론
6. 고찰
이번 실험은 다양한 종류의 부재를 기둥으로 가정하여 축 하중에 따른 임계 하중을 측정 하여 이론값과 실험값을 비교하는 실험이었다. 지금까지 실험시간에 다뤘던 보나 트러스, 아치와 같은 구조물보다는 생소하기는 했지만 실험 자체는 기둥을 세웠을 때 양단 힌지, 힌지고정단, 양단 고정단으로 구속하여 하중을 가하였을 때 센서에 측정되는 임계하중이 더 이상 증가하지 않는 수치, 즉 임계하중을 측정하는 것이었고, 실험은 수월하게 할 수 있었다. 이때, 사용된 기둥은 b가 200mm 이고 h가 2mm인 알루미늄 보로 단면 2차 모멘트가 작은 쪽으로 기둥을 설치하여 효과적으로 좌굴의 형태를 파악할 수 있도록 하중을 가하였다.
먼저 우리는 양단 힌지 고정을 하지 위하여 양쪽 홈이 조금 파여 있는 곳에 보를 지지하여 힌지의 효과를 주어 축 하중을 가하였으며, 고정단은 볼트와 너트로 고정시켜 가정과 일치시켰다. 그렇게 측정된 실험값은 그림 4에서 알 수 있듯이 기둥의 길이가 짧을수록 임계하중이 큰 것을 알 수 있었다. 즉, 이는 기둥의 길이가 짧을수록 견딜 수 있는 축 하중, 즉 압축력의 크기가 크다고 할 수 있다. 이것은 기둥의 좌굴 능력을 결정짓는 세장비의 크기가 달라지기 때문이며, 세장비 값으로 실험한 기둥의 단면의 크기는 모두 일정하기 때문에 Imin 값과 A의 값은 일정했다. 실제로 변수는 길이 뿐이며 세장비는 길이에 비례하여 길이가 길어질수록 세장비는 커지고 세장비가 커질수록 좌굴이 더 많이 발생하여 기둥이 버틸 수 있는 최대 하중인 임계하중의 크기가 작아지는 것이다. 또한 임계하중은 양단 고정단일 때 훨씬 큰 임계하중이 측정되어 가장 컸다. 최종적으로 오차율을 비교한 결과 별다른 규칙성을 가지고 있지는 않아 보였다. 이는 단순한 오차로 여겨진다. 우리가 실험했던 재료 중 일부는 휘어져있었는데 그 방향에 따라서 입계하중이 다르게 나왔다고 볼 수 있다.
7. 결론
기둥의 길이가 길어질수록 임계하중의 크기는 작아진다.
세장비의 크기가 커질수록 임계 하중의 크기는 작아진다.
양단 고정, 고정힌지, 양단 힌지의 순으로 임계하중의 크기는 작아진다.
8. 참 고 문 헌
▶ 이범성/최신재료역학/동명사/2003/02/25/11장.기둥

키워드

기둥,   좌굴실험,   실험보고서