[재료역학 실습] (결과) 금속 재료 인장 시험 - 재료역학 실험 인장실험 관련 문서입니다 사진, 그래프 모두 첨부되있으며 좋은 성적을 받았던 레포트입니다. 많이 이용해주세요.

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[재료역학 실습] (결과) 금속 재료 인장 시험 - 재료역학 실험 인장실험 관련 문서입니다 사진, 그래프 모두 첨부되있으며 좋은 성적을 받았던 레포트입니다. 많이 이용해주세요.에 대한 보고서 자료입니다.

목차

1.실험 제목: 금속 재료 인장 시험
2;실험 날짜
3.실험 목적
4.실험 도구: 만능재료 시험기
5.실험 과정
6.실험 결과
7.관련 이론
8.실험에서 알게된점(그래프 참조)
9.고찰

본문내용

응력을 계산할 때 기록지점의 시편의 단면적을 이용하여 구한 응력
☞진변형률 = 공칭변형률의 정의에서 변형 전 원래 길이를 이용하지 않고 기록지점의 시편 길이를 이용하여 미소변형률을 정의한 다음, 원래 길이에서 변형된 길이까지 적분한 변형률
☞강도(strength) = 항복 또는 인장강도
☞경도 = 물체가 국부적 영구변형에 저항하는 성질, 인장강도와 비례하는 성질이 있다.
☞탄성 = 물질이 원래 상태롤 돌아오려는 성질
☞소성 = 물질이 원래 상태로 되돌아오지 못하는 성질
☞연신율(elongation) : 시편이 파단될 때까지 생기는 전체 늘어난 양을 원래의 표점거리로 나눈 값이다.
☞단면 수축률 : 단면적과 파단시의 단면적과의 비를 의미한다. 원형단면의 경우 파단 후의 단면이 원형이 아니므로 긴 지름과 짧은 지름을 측정하여 단면적을 구한다.
· 응력(Stress)-변형률(Strain) 선도
· 점 B : 비례 한도 : 훅의 법칙을 따른 한계 강도
· 점 C : 상 항복점 = 탄성 한도 : 탄성한도 이후 변형이 지속적으로 일어나며 최대 응력을 나타내는 지점
· 점 D : 하 항복점 = 항복 응력, 항복 강도 : 요소의 변형이 진행되는 동안 상 항복점으로 과대해진 내부 응력은 오히려 떨어지는데 이 때 국소적으로 최소 응력을 기록하는 지점
· 점 F : 극한 강도: 요소의 변형이 진행되면서 가질 수 있는 최대가 되는 응력
· 점 G' : 진응력
· 점 G : 공칭응력
· 변형 속도: 요소가 변형되는 속도에 따른 응력 변형률 선도
※ 하지만 위 그래프가 응력-변형률 곡선의 일반적인 특성을 잘 나타내지만 그 비율은 실제와는 다르다. 왜냐하면 항복 구간 내에서 나타나는 변형률이 비례한도 내에서 나타나는 변형률의 10배가 넘기 때문이다. 게다가 E에서 G까지의 변형률은 항복 구간 내에서 나타나는 변형률보다도 몇 배가 크기 때문이다.
본 그래프와 같이 비례한도 부분이 거의 수직이기 때문에 항복응력을 구하기가 힘들다. 그럴 때 오프셋 방법(offset method)로 임의의 항복 응력을 구한다.
·응력-변형률 선도 뒤에 곡선의 초기 선형부분에 평행하며 0.002(0.2%)의 표준변형률만큼 오프셋 시킨 직선을 그려 넣는다. 오프셋 선과 응력-변형률 곡선과의 교점(y)을 항복응력으로 정의한다.
8. 이번 실험에서 알게 된 점 (그래프 참조)
이번 실험과 재료역학 수업을 통해서 알게 된 점은 인장실험 내(內) 총 4가지 구간이 존재 한다는 것이다. 우선 실험 초반 재료를 인장할 때 가시적으로 크게 차이가 없을 때 그래프에서는 “선형 구간”이라고 표시된다.
① AB: 선형영역(=탄성 변형 구간) Linear region:
⑴ 탄성 변형: 시험편에 가한 하중이 적을 때 하중을 제거하면 변형은 원래의 길이로 되돌아 가는데 외력을 제외하면 원래의 길이로 돌아가는 변형을 탄성 변형이라고 한다.
⑵ A점에서 B점까지는 응력과 변형률이 비례하나 B점에서부터는 그렇지 않다. 그렇기 때문에 “비례한도”라고 부른다.
⑶ AB구간의 직선 경사률 (비례정수 E)을 탄성계수 (Elastic modulus)라고 한다.
②CD: 항복구간 Yielding plasticity
⑴ 비례한도 이상으로 하중이 증가함에 따라 변형률은 응력의 증가량에 비해 빨리 증가한다.
⑵ “항복”: D점에서 수평이 되며 인장력(하중)의 증가 없이도 상당한 늘음이 발생한다. 이러한 현상을 “항복”이라고 한다.
⑶ D점에서의 응력을 항복응력이라고 한다. 우리가 흔히 말하는 항복점이다.
③ EF: 변형 경화 구간 Strain hardening
⑴ 재료의 결정 구조 변화로 저항력이 증가하게 된다. 그 이상의 변형에 대한 재료의 저항력을 증가시킨다.
⑵ E점까지는 단면적 감소량이 적으나 C점을 지나서는 단면적 감소 즉, “가로 수축”으로 인해 선도에 변화가 생긴다.
④ FG: 넥킹구간
⑴ 극한 응력 부근에서부터 Necking이 일어나기 시작하며 단면적 감소가 현저하다.
⑵ 극한 응력: 하중의 최대 값에 도달하는 F점에서의 응력을 극한 응력이라고 한다. 이 점을 지나면 시험편의 일부에 국부적인 수축이 생기면서 하중도 감소하면서 재료는 파단된다.
9. 고찰
이번 실험은 인장 시험으로 시편의 인장강도, 항복점, 파단강도, 연신율, 단면수축율과 같은 물성치를 구해 보았다. 그 수단으로서 “Origin pro”, “Matlab”이라는 프로그램을 사용하여 그래프를 도출하였다.
실험에서 하중-변위 자료 값을 얻었고, 자료 값을 “Matlab"이라는 프로그램을 이용하여 그래프를 완성하였다. 이 그래프로 인장강도와 파단강도를 구할 수 있었고 나머지 여러 하중과 변위에 관련된 자료들도 얻을 수 있었다.
이론에서 배우던 S-S 그래프와 실험에서 하던 S-S그래프는 확실히 차이가 발생하였다. 이론의 S-S 그래프와 달리 실험에서의 S-S그래프는 항복점이 뚜렷하지 않았기 때문에 Offset 방법을 이용하여야 했다. 또한 실험 후의 표점거리, 직경의 길이를 측정하여야 연신율 및 단면 수축률을 구할 수 있다는 것도 알게 되었다. 실제 실험에서 과정은 간단하였지만 상당한 오차가 난다는 것을 배웠다. 오차의 이유를 여러 가지 생각해 보았다.
⑴.우선 시편과 인장 시험기를 부착할 때 맞물림에 대한 오차가 발생할 수 있었다. 즉, 제대로 된 하중을 줄 수 없기 때문에 오차가 생길 수 있다. ⑵. 인장시험기의 길이 변화 값 센서가 정확하지 않을 수도 있었다. ⑶. 시편 속의 불순물이 있을 수도 있다. ⑷. 재료를 쥐고 있던 부분의 온도가 상승하여 다른 부분과의 온도 차이가 발생할 수도 있다. 수많은 오차가 나는 이유를 말할 수 있겠지만 4가지 정도가 오차에 영향을 미치게 되는 것 같았다.
마지막으로 이번 실험에서 느낀 점은 과정은 간단한 실험이었지만 그 수치와 그래프의 상관관계에서 상당한 어려움을 느꼈다. 더군다나 써보지 않은 “Origin pro"나 ”Matlab"프로그램의 사용도 생소하여 어려움을 느꼈다. 하지만 이론에서의 현상과 실제에서의 현상이 다르다는 것을 알게 되었고 이로 인해 흥미를 느꼈다. 어렵지만 그만큼의 보람이 있는 실험이었다.
-감사합니다-

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