보의 처짐 실험

소개글

보의 처짐 실험에 대한 보고서 자료입니다.

목차

1.실험개요

2.실험준비물

3.실험 방법

4.데이터값

5.주의사항

6.고찰

본문내용

205000
260.42
11.70716722
35
1000
13.37
13.44
13.405
205000
260.42
13.65836176
40
1000
15.25
15.42
15.335
205000
260.42
15.6095563
45
1000
17.34
17.43
17.385
205000
260.42
17.56075083
50
1000
19.3
19.66
19.48
205000
260.42
19.51194537
<고찰>
실험을 한 결과 하중이 증가함에 따라 처짐량도 증가하는 것을 알 수 있었고 또, 수업시간에
배웠던 이론식과 직접비교를 해본 결과 약간의 오차는 있었지만 거의 일치함을 그래프로써
확인 할 수 있었다. 오차의 요인으로는 우선 장비를 수평계로써 수평을 맞추고 실험을 해야하는데
그런사항을 전혀 고려하지 않았다는 점과 다이얼게이지를 정확하게 영점조절을 하여도 미세한
주변요인으로 인해 쉽게 값이 변한다는 사실을 고려하지 않았다는 점에 있다.
PART 2. 처짐과 길이의 관계(시편 5T-25mm*5mm)
<실험방법>
1. Part 1 과 같이 설치를 한다.
2. Knife edges를 조절하여 spen을 900mm 으로 변화 시킨다.
3. 하중은 50N으로 일정하게 한다.
5. 보의 spen에 변위를 800, 700, 600, 500씩 달리 하여 실험을 실시한다.
이 실험도 이론식과 비교를 할 수 있다.
탄성 계수 E= 205KN/ , 단면2차 모멘트 I =
이 이론식을 가지고 데이터값과 비교 할 수 있다.
<데이터값>
하중(N)
스팬길이(mm)
처짐량(mm)-1차
처짐량(mm)-2차
처짐량(mm)-평균값
스팬길이(L^3)
E(탄성계수)-205kN
I(극2차모멘트)-(25*5^3)/12
처짐량-이론값(WL^3)/(48EI)
50
1000
19.3
19.66
19.48
1000000000
205000
260.42
19.51194537
50
900
13.51
13.5
13.505
729000000
205000
260.42
14.22420817
50
800
9.7
9.74
9.72
512000000
205000
260.42
9.990116029
50
700
6.36
6.36
6.36
343000000
205000
260.42
6.692597262
50
600
3.94
3.94
3.94
216000000
205000
260.42
4.2145802
50
500
2.11
2.12
2.115
125000000
205000
260.42
2.438993171
<고찰>
하중이 일정할 때 스팬길이를 줄여감에 따라 처짐량이 줄어드는 것을 알 수 있었다. 다시말해서
tm펜길이의 세제곱에 처짐량은 비례함을 알 수 있었다.
또, 이론식과 비교해본 결과 처짐량이 거의 일치 함을 알수 있었고 실험이 비교적 잘되었다고할수 있었다.
그렇지만 앞에서도 말했듯이 약간의 오차를 완전히 배제할 수는 없었다.
PART 3. 단면 2차모멘트에 반비례하는 보의 처짐(시편3T)
1. 위의 실험과 마찬가지로 설치하는 대신 시편을 25mm*5mm대신 25mm*3mm짜리를 설치한다
2. 스팬길이는 500mm로하고 하중은 50N으로 한다.
<데이터값>
하중(N)
스팬길이(mm)
처짐량(mm)-1차
처짐량(mm)-2차
처짐량(mm)-평균값
50
500
11.06
11.04
11.05
<고찰>
상식적으로 생각할 때 면적을 줄이면 당연히 처짐량은 증가함을 알 수 있다.
PART 4. 보의 굽힘량을 이론식과 실험식으로 비교한다.
실험방법
1. 스팬길이를 500mm로 하고 스팬에서 100mm씩 양쪽을 거리를 둔다.
2. 보의 중앙에 다이얼게이지와 베이스를 설치하고 100mm의 거리를 둔 양쪽에
클램프와 링크, 로드헹어를 설치하고 양쪽에 추를 10N, 20N, 30N으로 증가시키면서
굽힘량을 측정한다.
3. 굽힘량을 실험값과 이론값을 비교 분석한다.
<데이터값>
하중(N)
스팬길이(mm)
굽힘량(mm)-1차
굽힘량(mm)-2차
굽힘량(mm)-평균값
E(탄성계수)-205kN
I(극2차모멘트)-(25*3^3)/12
M(굽힘모멘트)
R(곡률반경)-이론값
L^2(스팬길이^2)
R(곡률반경)-실험값
10
500
2.78
2.8
2.79
205000
56.25
1000
11531.25
250000
11200.71685
20
500
5.5
5.5
5.5
205000
56.25
2000
5765.625
250000
5681.818182
30
500
8.12
8.12
8.12
205000
56.25
3000
3843.75
250000
3848.522167
<고찰>
이론식 곡률반경 R=(E*I)/M
E=205kN/mm I=(B*T)/12 참고로 B=25mm T=3mm이다.
M(굽힘모멘트)는 자유물체도를 그린다음 스펜을 단면으로 친다음 스펜지지점에서의 반력을 구하고
모멘트 평형 방정식을 이용하여 굽힙모멘트를 구한다. 즉, 굽힘모멘트는 스펜사이에서 같은 값을
가지며 스펜지지점에서 로드헹어가 있는 거리만이 굽힘모멘트에 관련이 있음을 이미 수업시간에 배워서 알고 있다.
요약하면 곡률반경은 이론식과 실험식을 엑셀을 통하여 값을 구한결과 거의 일치함을 알 수 있었다.
PART 5. 물체의 위치에 따른 보의 처짐
실험방법
1. 스팬길이를 900mm로 한다음 스팬에서 안쪽으로 100mm로 하여 양쪽에 클램프를
설치하고 보의 중앙에 클램프를 설치한다.
2. 보의 중앙에 다이얼게이지를 설치한다.
3. 전체 무게가 20N이 되도록 하중을 고루 분포시킨다.
4. 보의 휘는 형태를 주위깊게 관찰하고 최대처짐량이 발생하는 위치를 찾는다.
<데이터값>
하중분포(N)
스팬길이(mm)
처짐량(mm)-1차
처짐량(mm)-2차
처짐량(mm)-평균값
5
5
10
900
12.25
13.15
12.7
10
5
5
900
12.46
13.13
12.795
5
10
5
900
17.34
17.58
17.46
<고찰>
하중이 고루 분포할 때 최대 처짐량이 발생하는 위치를 찾을 수 있었다.
이 실험을 통하여 우리는 구조물을 해석할 때 최대처짐량이 발생하는 위치를 파악하여
안전사고를 사전에 방지할 수 있고 또 거기에 합당하게 설계도할 수 있는 것이다.

키워드

보의 처짐,   스팬길이,   다이얼게이지,   굽힘,   단면이차모멘트,   클램프,   곡률반경,   하중