기계공학 실험 - 인장시험(tension test)

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목차

인장시험(tension test)

1)실험목적

2)실험이론

3)실험방법

4)실험결과 및 고찰

5)결론

6)부록 및 참고문헌

본문내용

mm로 맞추고 시험편에 gage length() 표시 한다.
2. 시험 전 시험편의 환봉직경()을 측정한다.
3. 시험편을 시험장치의 상부 JAW에 2/3정도 고정될 만큼 맞춘 후 상부크로스 헤드 손잡이를 돌려 단단히 고정한다.(gage length가 잘 보이게 고정시키면 좋다.)
4. 리모컨을 이용해 상부 척을 내려서 아래도 위의 고정된 정도와 비슷하게 고정시킨다.
5. Extenso meter를 양손으로 조심히 펼친 후 표시한 gage length에 맞추어 고정시킨다.
6. 시편을 고정시키면서 발생한 하중을 시험 프로그램의 하중제거 버튼을 눌려 제거해준다.
7. 처음 시험 프로그램 화면에서 시험시작 버튼을 눌린다.
8. 처음 측정한 시편의 환봉직경을 입력한다.
9. 정적실험을 해야 하므로 시험 속도는 3(mm/분)으로 설정한다.
10. START NOW! 버튼을 누른다.
11. 인장 시험이 진행되는 동안 시편과 데이터 게이지를 관찰한다.
12. 파단이 되면 척에서 파단 된 시편을 분리한다.(JAW로 고정되어 있던 부분은 피해서 만져야 된다.)
13. 분리한 파단 된 시편을 다시 겹친 후 마이크로미터기로 환봉의 직경()을 측정한다.
4)실험결과 및 고찰
-test1-
시험 전 환봉직경()=14.0
시험 전 환봉면적()=153.93
gage length표시()=50.0
시험 후 환봉직경()=10.61
시험 후 환봉면적()=88.41
gage length의 변화()=8.37
=0.167
=0.425
=79.28
=106.79
(*탄성계수의 값은 대략적인 평균값으로 계산함.)
=67.3
(*위에서 찾은 탄성계수를 0.2%offset하여 찾음.)
-test2-
시험 전 환봉직경()=14.0
시험 전 환봉면적()=153.93
gage length표시()=50.0
시험 후 환봉직경()=10.11
시험 후 환봉면적()=80.28
gage length의 변화()=7.29
=0.146
=0.478
=65.86
=419.67
(*탄성계수의 값은 대략적인 평균값으로 계산함.)
=59.42
(*위에서 찾은 탄성계수를 0.2%offset하여 찾음.)
-시험 값을 통해 그린 Stress-Strain 그래프
· 시험 장치에 그려진 그래프 load-extnsion 그래프와 Stress-Strain 그래프의 유형은 비슷하다는 것을 알 수 있다.
test1(A시편)
test2(B시편)
연신률(%)
16.7
14.6
단면수축률(%)
42.5
47.8
항복강도()
67.3
59.42
극한인장강도()
79.28
65.86
탄성계수()
106.79
419.67
- A재료가 B재료에 비해 연신률과 단면수축률이 더 크므로 좀 더 연성2) : 금속 재료가 탄성한도 이상의 인장력에 늘어나 소성변형을 하는 성질.
의 성질이 크다는 것을 알 수 있다.
- 항복강도와 극한인장강도를 비교해보았을 때 인성에 대해 A재료가 B재료보다 더 강하다는 것을 확인 할 수 있다.
- 등방성 재료라는 가정 하에 탄성계수()을 알고 있으면 계산식을 통해서 전단탄성계수(G)도 알 수 있다.
주요 금속재료의 탄성계수
(E : Young's modulus, G: modulus of rigidity, K : bulk modulus)
재 료
E
(kg/㎠×)
G
(kg/㎠×)
K
(kg/㎠×)
1/m = μ
(프와송 비)
철
2.15
0.83
1.75
0.28~0.3
연강(C 0.12~0.2%)
2.12
0.84
1.48
0.28~0.3
경강(C 0.4~0.5%)
2.09
0.84
1.36
0.28~0.3
주 강
2.15
0.83
1.75
0.28~0.3
주 철
0.75~1.30
0.29~0.40
0.6~1.73
0.2~0.3
니켈강(Ni 2~3%)
2.1
0.84
1.4
0.3
니 켈
2.1
0.73
1.54
0.31
텅스텐
3.7
1.6
3.33
0.17
구 리
1.25
0.47
1.22
0.34
청 동
1.16



황 동(7.3)
0.98
0.42
0.49

알루미늄
0.72
0.27
0.72
0.34
주 석
0.55
0.28
0.18
0.33
납
0.17
0.078
0.07
0.45
아 연
1.00
0.30
1.0
0.2~0.3
금
0.81
0.28
2.52
0.42
은
0.81
0.29
1.31
0.48
백 금
1.70
0.62
2.2
0.39
- 위의 주요 금속재료의 탄성계수 표를 통해서 비교해 보면 이번 시험에 사용했던 재료A의 탄성계수는 106.79로 황동보다는 크지만 청동보다는 낮은 값으로 계산 되었으므로 황동이나 청동으로 예상 된다.
- 재료B의 경우는 탄성계수가 419.67로 텅스텐과 가장 비슷한 탄성계수 값을 가지고 있으므로 텅스텐으로 예상 된다.
(※탄성계수를 수하는 과정에서 정밀하지 못하여 오차가 발생 했을 수 있음.)
5)결론
- 각종 건설이나 기계 재료 등에 극한 설계를 하게 된다. 설계를 하면서 각종 안정계수들이 있지만 가장 기본이 되는 것이 각 부재들의 물성치 값들이다. 이번 시험은 여러 물성치 값 중에 가장 기본이 되는 인장시험을 통해서 항복강도와 극한인장강도의 값을 알 수 있었다. 또한 반대로 재료에 관한 원래 알고 있던 물성치 값들과 비교하여 지금 사용하려고 하는 재료가 맞는지 비교 하여 알 수 있었다.
- 지금 규격화 된 물성치 값들도 수많은 실험을 통해서 이루어졌다는 것을 알게 되었다. 이론적으로는 가운데가 파단되어야 되지만 이번 시험을 통해서도 파단된 시편을 확인해보면 정 가운데서 파단되지 않는 것을 알 수 있었다. 이러한 파단 위치에 따라서도 똑같은 시편을 시험해도 달라진다는 사실을 알 수 있었다.
- 알려진 탄성계수도 정확한 값보다는 일정한 값들의 범위를 알려 주고 있어서 정확한 재료를 알기에는 무리가 있는 다는 생각도 해보았다.
6)부록 및 참고문헌
저자명
출판서적명
출판사
년도
페이지
Norman E.Dowling
Mechanical Behavior of Materials
PEARSON
2013
953
Serope Kalpakjian
Steven Schmid
Manufacturing Processes for Engineering Materials
PEARSON
2008
1118

키워드

기계공학 실험,   tension test,   인장실험,   인장,   실험,   실험결과,   응력,   인장시험