목차
1. 실험목적
2. 이론
-응력 변형률 선도(Stress Strain Diagram)
3. 실험방법
4. 실험결과
(1) 연강
(2) 취성재료
(3) 파단면 비교
5. 결론 및 고찰
2. 이론
-응력 변형률 선도(Stress Strain Diagram)
3. 실험방법
4. 실험결과
(1) 연강
(2) 취성재료
(3) 파단면 비교
5. 결론 및 고찰
본문내용
0 = 20%
20%
단면수축률(%)
(593.95-490.87)/593.95*100 = 17.35%
17.35%
[표 2]
(2) 취성재료
[그림 5] 취성재료 하중-변형량 그래프
[표 3]
길이(mm)
직경(mm)
단면적()
변형 전
50mm
14.2mm
633.47
변형 후
극한응력()
8574*9.8/633.47 = 132.64 MPa
132.64 MPa
연신율(%)
(50-50)/50*100 = 0%
0%
단면수축률(%)
(633.47-633.47)/633.47*100 = 0%
0%
[표 4]
(3) 파단면 비교[그림6]과 같이 연강의 경우 ‘네킹’ 이라는 현상이 발생하여 급격하게 시편의 지름이 줄어드는 것을 확인할 수 있고 파단면이 전단응력에 의해 콘 모양처럼 형성되어 대각선으로 나타난다. 반면 취성재료의 경우는 ‘네킹’현상 없이 바로 끊어지고 파단면이 매우 뜨거운 것을 알 수 있고 취성재료의 특성을 보여 인장응력에 의해 수직하게 파단이 된다. 또한 연신율과 단면 수축률이 굉장히 작아 0에 가까운 것도 확인 할 수 있다. 일반적으로 항복응력이 350MPa를 만족하는 연강의 경우 연신율이 보통 21%이상이 된다. 위의 실험결과에서 연신율은 20%이므로 실험이 성공적이었다고 할 수 있다. [그림 6] 시험 후 시험편
5. 결론 및 고찰
이번 실험의 경우 처음 길이, 지름 측정과 파단 후의 길이, 지름 측정과정에서 버니어캘리퍼스 조작미숙, 정밀도, 표점거리 조절 실패, 두 파단시편 사이의 단면 불일치, 시편과 인장시험기의 엇물림 등이 오차가 발생한 이유가 될 수 있다. 또한 하중이 걸리는 속도와 주변온도에 따라 같은 재료라도 다른 결과를 산출 할 수 있다. 이러한 오차 요인으로 인해 고체역학에서 배웠던 것과 같은 그래프는 나오지 않았지만 실험을 통해 이론으로 배운 내용을 다시 한 번 정리하여 개념을 확립할 수 있는 좋은 기회였다.
[그림 4]와 [그림5]의 그래프를 보면 재료가 취성과 연성재료이냐에 따라 항복점의 유무를 알 수 있고 각각 다른 특성을 보인다는 것을 알 수 있다. 연성은 재료가 변형되어 파괴될 때까지의 소성변형의 정도를 나타내는 중요한 기계적 성질이다. 연성이 좋은 재료는 설계할 때 안전율을 향상 시킨다. 일반적으로 탄소 함유량이 증가하면 경도와 강도는 증가하나 연성은 감소하게 된다. 따라서 탄소 함유량을 무한히 높일 수 없다. 원자력 발전소 같은 경우에는 연성-취성 천이온도를 통해 압력 용기의 수명의 한계를 판단하기도 한다. 충치 치료에 쓰이는 재료도 탄성과 더불어 연성이 좋은 레진, 테세라 등을 사용하기도 한다. 또한 매우 취성적인 재료인 콘크리트에 연성을 증가시키기 위하여 섬유보강 콘크리트, 폴리머콘크리트, MDF 콘크리트 등이 있다. 이러한 것들은 제조원가는 상대적으로 비싸고, 제조상 어려워서 횡구속된 콘크리트와 같이 연성을 증가시킨 것들이 있다. 이처럼 재료의 연성과 취성적인 특성을 파악하는 것이 아주 중요하다고 적절한 재료를 적절한 곳에 사용하는 것이 매우 중요하다는 것을 이번 실험을 통해 알게 됐다.
20%
단면수축률(%)
(593.95-490.87)/593.95*100 = 17.35%
17.35%
[표 2]
(2) 취성재료
[그림 5] 취성재료 하중-변형량 그래프
[표 3]
길이(mm)
직경(mm)
단면적()
변형 전
50mm
14.2mm
633.47
변형 후
극한응력()
8574*9.8/633.47 = 132.64 MPa
132.64 MPa
연신율(%)
(50-50)/50*100 = 0%
0%
단면수축률(%)
(633.47-633.47)/633.47*100 = 0%
0%
[표 4]
(3) 파단면 비교[그림6]과 같이 연강의 경우 ‘네킹’ 이라는 현상이 발생하여 급격하게 시편의 지름이 줄어드는 것을 확인할 수 있고 파단면이 전단응력에 의해 콘 모양처럼 형성되어 대각선으로 나타난다. 반면 취성재료의 경우는 ‘네킹’현상 없이 바로 끊어지고 파단면이 매우 뜨거운 것을 알 수 있고 취성재료의 특성을 보여 인장응력에 의해 수직하게 파단이 된다. 또한 연신율과 단면 수축률이 굉장히 작아 0에 가까운 것도 확인 할 수 있다. 일반적으로 항복응력이 350MPa를 만족하는 연강의 경우 연신율이 보통 21%이상이 된다. 위의 실험결과에서 연신율은 20%이므로 실험이 성공적이었다고 할 수 있다. [그림 6] 시험 후 시험편
5. 결론 및 고찰
이번 실험의 경우 처음 길이, 지름 측정과 파단 후의 길이, 지름 측정과정에서 버니어캘리퍼스 조작미숙, 정밀도, 표점거리 조절 실패, 두 파단시편 사이의 단면 불일치, 시편과 인장시험기의 엇물림 등이 오차가 발생한 이유가 될 수 있다. 또한 하중이 걸리는 속도와 주변온도에 따라 같은 재료라도 다른 결과를 산출 할 수 있다. 이러한 오차 요인으로 인해 고체역학에서 배웠던 것과 같은 그래프는 나오지 않았지만 실험을 통해 이론으로 배운 내용을 다시 한 번 정리하여 개념을 확립할 수 있는 좋은 기회였다.
[그림 4]와 [그림5]의 그래프를 보면 재료가 취성과 연성재료이냐에 따라 항복점의 유무를 알 수 있고 각각 다른 특성을 보인다는 것을 알 수 있다. 연성은 재료가 변형되어 파괴될 때까지의 소성변형의 정도를 나타내는 중요한 기계적 성질이다. 연성이 좋은 재료는 설계할 때 안전율을 향상 시킨다. 일반적으로 탄소 함유량이 증가하면 경도와 강도는 증가하나 연성은 감소하게 된다. 따라서 탄소 함유량을 무한히 높일 수 없다. 원자력 발전소 같은 경우에는 연성-취성 천이온도를 통해 압력 용기의 수명의 한계를 판단하기도 한다. 충치 치료에 쓰이는 재료도 탄성과 더불어 연성이 좋은 레진, 테세라 등을 사용하기도 한다. 또한 매우 취성적인 재료인 콘크리트에 연성을 증가시키기 위하여 섬유보강 콘크리트, 폴리머콘크리트, MDF 콘크리트 등이 있다. 이러한 것들은 제조원가는 상대적으로 비싸고, 제조상 어려워서 횡구속된 콘크리트와 같이 연성을 증가시킨 것들이 있다. 이처럼 재료의 연성과 취성적인 특성을 파악하는 것이 아주 중요하다고 적절한 재료를 적절한 곳에 사용하는 것이 매우 중요하다는 것을 이번 실험을 통해 알게 됐다.
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