[재료역학 실험] 보의 휨 모멘트 측정 : 하중이 증가할 때 모멘트가 변하는 것과 임의의 위치에서 모멘트 변화를 측정하여 휨모멘트의 원리를 이해하고자 한다

소개글

[재료역학 실험] 보의 휨 모멘트 측정 : 하중이 증가할 때 모멘트가 변하는 것과 임의의 위치에서 모멘트 변화를 측정하여 휨모멘트의 원리를 이해하고자 한다에 대한 보고서 자료입니다.

목차

Ⅰ 실험목적

Ⅱ 실험의 종류

Ⅲ 휨모멘트의 기본이론
　1. 부호와 관련된 이론
　2. 이론 전단련

Ⅳ 실험결과
　1. 하중과 모멘트의 비례관계 실험
　2. 하중이 재하된 점에서 떨어진 점의 모멘트

Ⅴ. 고찰
　1. 오차 발생 원인
　3. 오차를 줄일 수 있는 방법
　4. 고찰

Ⅵ. 참고문헌

본문내용

때 보의 임의의 위치에서의 휨모멘트를 구하여야 한다.
본 실험에서는 하중이 증가할 때 모멘트가 변하는 것과 임의의 위치에서 모멘트 변화를 측정하여 휨모멘트의 원리를 이해하고자 한다.
Ⅱ. 실험의 종류
1) 하중의 증가에 따른 모멘트의 증가 측정
2) 하중이 작용하는 위치에서 임의의 거리만큼 떨어진 지점에서의 모멘트 측정
Ⅲ. 휨모멘트의 기본 이론
1. 부호와 관련된 이론
(1) 휨 모양에 따른 모멘트 부호
(+) :
(-) :
(2) 가상의 절단면에 따른 전단력과 모멘트 부호
2. 이론 전단력 유도
실험 : 측정모멘트 = p * l = 모멘트바의 길이 * 로드셀의 압축력
이론 : 모멘트(cut 지점) = = 모멘트바의 길이 * 로드셀의 압축력
(1) 0 < x < a
(2) a < x <
전단면은 x=a 에 위치한다
Ⅳ. 실험 결과
1. 하중과 모멘트의 비례관계 실험
(1) 이론 휨모멘트 구하는 방법
∴ ,
※ x = 0.3[m](300mm)일때
∴
(2) 실측 휨모멘트 구하는 방법
(3) 실험 결과 DATA
질량 (g)
재하하중(N)
실측하중(N)
실측 휨모멘트(Nm)
이론 휨모멘트(Nm)
0
0
0
0
0
100
0.98
0.7
0.09
0.0935
200
1.96
1.6
0.20
0.1871
300
2.94
2.3
0.29
0.2806
400
3.92
3.0
0.38
0.3742
500
4.9
3.8
0.48
0.4677
(4) 그래프 - 하중에 따른 휨모멘트 선도
2. 하중이 재하된 점에서 떨어진 점의 모멘트
(1) 실험 2-1
ⅰ) 결과 DATA
실험번호
하중(N)
실측 휨 모멘트(Nm)
(N)
(N)
이론 휨모멘트(Nm)
2-1
3.92

-1.5
-0.188
5.16
-1.24
-0.174(반시계)
* 반력
3.92*140+ *440= 0
∴
* 휨 모멘트 계산 x=0.14[m]
M+3.92*0.14=0
M=-0.5488 [Nm]
*휨 모멘트 계산 x=0.44 [m]
M+3.92*0.44-5.16*0.3=0
M=-0.174 [Nm]
ⅱ) 모멘트 선도
(1) 실험 2-2
ⅰ) 결과 DATA
실험번호
하중(N)
실측 휨 모멘트(Nm)
(N)
(N)
이론 휨모멘트(Nm)
2-2
1.96
3.92
3.7
0.463
2.584
3.296
0.4616
*440-1.96*220-3.92*260=0
∴
* x=0.22[m]일때
M-2.584*0.22=0
M= 0.5685 [Nm]
* x=0.26[m]일때
M+1.96*0.04-2.584*
0.26=0
M=0.5934[Nm]
* x=0.3[m]일때
M+1.96*0.08+3.92*0.04-2.584*0.3=0
M=0.4616[Nm]
ⅱ) 모멘트 선도
(1) 실험 2-3
ⅰ) 결과 DATA
실험번호
하중(N)
실측 휨 모멘트(Nm)
(N)
(N)
이론 휨모멘트(Nm)
2-3
4.91
3.92
3.9
0.488
2.59
6.24
0.4818
* x=0.24[m]
M-2.588×0.24=0
M= 0.6211 [Nm]
* X= 0.3[Nm]
M+0.4.91×0.06-2.588×0.3= 0
M=0.4818 [Nm]
* X=0.4[Nm]
M+4.91×016-2.588×0.4= 0
M= 0.2496 [Nm]
ⅱ) 모멘트 선도
Ⅴ. 고찰
1. 오차 발생 원인
① Zero set을 0으로 맞출 때에도 정확한 0점을 잡지 못한 것 같다. 0을 맞추고 하중을
준 다음 다시 하중을 제거하였을때 0점이 되지 않았다.
② 하중을 가했을때추의 진동으로 인해 순간 순간 측정하중에서 +, - 오차가 발생하였고,
오차가 발생하는 도중에 실험결과를 측정한 것도 오차 발생의 원인인 것 같다.
③ 측정시 기구나 책상에 약간의 충격이 가해져도 측정값이 변하였다. 보에 가해지는 하중
뿐만이 아니라 외부의 변화에도 기구가 민감하게 반응하여 오차가 발생한 것 같다.
④ 실험시 보에 계속적인 하중을 가하여져 보에 남아있는 잔류응력에 의하여 측정치의 값에
오차가 발생한것 같다.
⑤ 한번의 실험으로 나온 데이터라서 여러번 실험으로 나온 데이터의 평균값보다 정확도가떨어진것 같다.
⑥ 반복된 실험으로 인해 스트레인 게이지가 정확하게 감지를 하지 못하고 약간의 오차가
발생한것 같다.
2. 오차를 줄일 수 있는 방법
① 탄성이 좋은 보를 사용하여 실험이 계속적으로 반복되더라도 보 자체의 변형이 일어나지
않도록 한다.
② 스트레인 게이지를 정확한 위치에 부착 하도록 한다.
③ 수동으로 하중을 가하는 것이 아닌 컴퓨터 등의 정밀한 기기를 이용하여 정확한 하중이
가해지도록 한다.
④ 게이지 측정 역시 측정 범위를 소수 첫째자리가 아닌 더욱 정밀한 측정을 할 수 있도록
한다면 오차의 범위를 확실히 줄일 수 있을 것이다.
⑤ 여러번의 실험을 통한 평균값을 적용한다면 이론값과 오차를 크게 줄일 수 있을것 같다.
3. 고찰
이번 실헌은 하중이 증가할 때 모멘트가 변하는 것과 임의의 위치에서 모멘트 변화를 측정하여 휨모멘트의 원리를 이해하는 실험이다.
첫 번째 실험 하중과 모멘트의 상관관계에 대한 측정을 통해서 보가 평행상태를 유지한다는 가정하에 보 위에 정해진 지점에서 하중을 더 가하면 가할수록 모멘트가 커짐을 볼 수 있었다. 실험 결과 이론치가 전단력에서 나온 수치와는 달리 실제 측정치보다 더 낮은 값을 보였다.
두 번째 실험을 통해서 모멘트 선도는 전단력선도의 0에서 부터 거리 x까지의 면적값을 나타내고(모멘트는 전단력의 크기와 거리 x에 비례) 있었으며 전단선도가 양의 수치가 있으면 모멘트 선도는 증가하고 음의수치가 되면 감소하는 것을 볼수 있다. 그러므로 모멘트 선도의 최대값은 전단력선도가 양에서 음으로 바뀌는 지점에서 최대값임을 알 수 있었다.
끝으로 이번 실험을 통하여 하중이 재하 되었을 때의 휨모멘트 발생에 대해서 공부를 많이 할 수 있어서 좋은 경험이 되었다. 그리고 다른 기타 실험과는 달리 거의 모멘트값과 실제값이 거의 일치하는 부분이 많아 이해하는데 더 쉬웠다.
※ 참고문헌
재료역학 (Mechanics of Materials -Roy. R Craig,Jr.)
Bedfor.Liechti 재료역학
신편재료역학
JamesM.Gere 재료역학

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