인장실험

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인장실험에 대한 보고서 자료입니다.

목차

1.실험제목

2.목적

3. 이론

4. 시험방법
(1) 인장시험편
(2) 인장시험기
(3) 척
(4) 시험방법
<시험>
<시험종료>

5. 실험결과
1)측정한 데이터 및 그래프로부터 탄성계수, 항복점(항복강도), 인장강도, 연신율, 단면감소율 등을 구하라.
A. 강(steel)
B. 황동(Brass)
C. 알루미늄(Al)
2)진응력-변형도 관계를 설명하라.
3)측정한 데이터를 KSD의 표준 기계적 성질과 비교하여 차이가 있으면 그 원인을 고찰하라.
◎ 시험편상의 연신율과 단면변화를 시험편의 길이에 따른 관계
4)사용한 시험편의 재질에 따른 특성을 분석하라.

5. 결론 및 토의

본문내용

1.05
54
초기 단면적(㎟)
50.26
50.26
50.26
50.26
50.26
50.26
알루미늄
표점 거리 (㎜)
10
10
10
10
10
50
변화된 표점 거리(㎜)
11.6
12.05
12.7
12.4
11.6
60.35
초기 단면적(㎟)
50.26
50.26
50.26
50.26
50.26
50.26
A. 강(steel)
표점 구간
1
2
3
4
5
전체
표점 거리 (㎜)
10
10
10
10
10
50
변화된 표점 거리(㎜)
11.05
13
10.2
10.35
10
54.6
초기 단면적(㎟)
50.26
50.26
50.26
50.26
50.26
①탄성계수(E) ,
= 0.0103/50 = 0.00206 = 2445/50.26= 48.65
② 항복강도()
③ 인장강도()
2948/50 = 58.96
④ 연신율
⑤ 단면감소율
B. 황동(Brass)
표점 구간
1
2
3
4
5
전체
표점 거리 (㎜)
10
10
10
10
10
50
변화된 표점 거리(㎜)
11.2
10.9
10.9
11.05
11.05
54
초기 단면적(㎟)
50.26
50.26
50.26
50.26
50.26
50.26
①탄성계수(E) ,
= 0.1826/50 = 0.0036 = 1041/50.26=20.71
② 항복강도()
③ 인장강도()
1688/50 = 33.76
④ 연신율
⑤ 단면감소율
C. 알루미늄(Al)
표점 구간
1
2
3
4
5
전체
표점 거리 (㎜)
10
10
10
10
10
50
변화된 표점 거리(㎜)
11.6
12.05
12.7
12.4
11.6
60.35
초기 단면적(㎟)
50.26
50.26
50.26
50.26
50.26
50.26
①탄성계수(E) ,
= 0.1138/50 = 0.00227 = 1385/50.26=27.56
② 항복강도()
③ 인장강도()
1980/50 = 39.6
④ 연신율
⑤ 단면감소율
2)진응력-변형도 관계를 설명하라.
먼저 강의 공칭응력-변형도 그래프를 그린후 왼쪽 평면에 1이 되는 지점을 잡고, 공칭응력-변형도 그래프위에 점을 찍은후 공칭응력 축에 수평으로 선을 그은 후 왼쪽 평면의 1이 되는 점을 기준으로 선을 그어서 진응력선도를 그릴수 있다.
3)측정한 데이터를 KSD의 표준 기계적 성질과 비교하여 차이가 있으면 그 원인을 고찰하라.
표준E(GPa)
E(GPa)
표준
(MPa)
(MPa)
표준
(MPa)
(MPa)
강(steel)
190-210
207.75
200-700
477.25
340-830
578.39
황동
96-110
56.43
70-550
203.16
200-620
331.18
알루미늄
70
119.1
20
270.36
70
388.47
강과 황동은 괜찮게 데이터가 나왔는데, 알루미늄시편에서 KSD표준과 비교했을때 오차가 많이 났다.그 원인으로는 시편의 설치시의 문제와 내부적인 결함을 들수 있다. 내부적인 결함은 시편을 척에 물리기 위해서 줄로 갈다가 약간 흠집이 나서 발생했을 가능성이 크다.
◎ 시험편상의 연신율과 단면변화를 시험편의 길이에 따른 관계
재 료
구 분
1
2
3
4
5
강(steel)
연 신 율
10
27.5
15.5
7
4
단면변화율
3.72
54.45
8.57
4.95
4.95
황 동
연 신 율
20
27
21
20
21
단면변화율
16.7
27.8
17.9
17.9
15.1
알루미늄
연 신 율
10
10
12
33.5
17
단면변화율
12.1
12.1
13.3
23.5
14.4
4)사용한 시험편의 재질에 따른 특성을 분석하라.
세 시험편의 결과 알루미늄이 가장 연성이 좋은 것으로 나타났고, 강의 연성이 가장 낮게 나타났다.강은 취성이 높아서 시험과정에서 국부단면수축(네킹) 현상이 관찰되었다. 그에 비해 연성이 좋은 황동과 알루미늄은 갑작스런 단면 변화가 없었다.
5. 결론 및 토의
시험편의 인장하중 - 변형량 관계를 측정하여 항복점, 인장강도, 탄성계수, 변형도, 단면감 소율 등의 기계적 성질을 알아보는데 이 실험의 목적이다. 만능 시험기에서 하중을 가하고 변위를 측정한 후 단면적과 길이로 나누어서 응력-변형률 선도를 확인할 수 있다. 황동과 알루미늄의 응력-변형률곡선이 각각 다른 형태를 보이고 있다. 특히 강의 경우는 네킹 현상(국부수축현상) 때문이다. 이 네킹현상은 힘을 받아 소성변형이 균일하게 일어나다가, 한부분의 단면적 감소속도가 인접한 주위보다 빠르게 되면, 그 부분에 가해지는 응력이 주위보다 커져서 국부적인 단면적의 감소가 더 빨라지는 현상이다. 반면 강에 비해 황동이나 알루미늄은 상대적으로 연성이 좋아서 많이 신장되었다. 강의 응력 변형률선도를 보면 불규칙하게 선이 올라갔다가 내려갔다하는 부분은 슬립면의 미끄럼 현상으로 생긴 것이라서 그렇고 그 이후 기울기가 감소하는 것은 앞에서 국부수축현상, 즉 네킹현상 때문이다. 이렇듯 응력 - 변형률 선도로 재료의 성질을 알 수 있다는 것이다. 물론 재료마다의 내부적 구조의 차이로 약간의 차이는 나겠지만, 전반적인 응력 -변형률 선도는 비슷한 경향을 보일 것이다. 이 실험에서 오차발생원인은 먼저 1cm 씩 구간을 나누에 표시할 때에 검정 매직으로 칠 한 뒤 표면을 긁어서 표점거리를 표시하였기 때문에 소성변형시 응력집중을 유도할 수 있고, 또한 인장 시험후 길이 측정에 있어서도 버니어캘리버스로 재지만 길이 측정에서 사람의 눈으로 읽기 때문에 오차는 당연히 조금이라도 발생하게된다. 또 척에 물리기 위해서 줄로 시편을 다듬는 과정에서 줄의 사용 미숙과 바이스의 고정이 제대로 되어있지않아서 작업중 약간의 실수로 흠집의 영향이 있어 여기에도 오차의 한 원인이 되었을 것 같다. 이 실험에서 이론을 통해 알고 있었던 응력 - 변형률 선도의 관계를 이해 할 수 있었고 선도에서 네킹현상을 확인할 수 있는 실험이 되었다. 아쉬운점은 오차 발생 원인에 대해서인데 시편을 미리 실험에 맞게 가공된 것을 사용하였다면 오차 발생을 더 줄일 수 있었을 것이다. 이 실험에 맞는 시편(미리 척에 물리게끔 가공되어지고 구간을 정확하게 선이 그어진 상태)이 가공되어 실험에 임할 수 있게 했더라면 더욱더 정확한 실험이 되지 않았나 하는 아쉬움이 있다.

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