[기계공학]광탄성 인장실험 예비 결과 레포트

소개글

[기계공학]광탄성 인장실험 예비 결과 레포트에 대한 보고서 자료입니다.

목차

1. 실험 목적

2. 기본 이론
2.1 광탄성
2.2 광탄성 응력해석의 원리
2.3 광응력 법칙 및 광탄성 감도
2.4 응력집중 계수

3. 실험 장치 및 방법
3.1 편광기 설치
3.2 기준 간섭 무늬 영역에 따른 인장실험
3.3 하중에 따른 간섭무늬 분류를 통한 인장실험

4. 실험 결과
4.1 기준 무늬 차수 기준에 따른 하중간격에 의한 실험 자료와 감도계수의 계산
4.2 하중에 따른 간섭무늬 분류를 통한 인장실험

5. 결론 및 고찰

본문내용

. 실험2 - 무늬차수에 따른 감도계수
실험1과의 비교를 위해 하나의 좌표로 나타내면 다음과 같은 결과를 얻는다.
그림 5. 실험1과 실험2의 비교
5. 결론 및 고찰
- 하중 무늬차수 그래프들의 불일치의 원인
실험 결과를 살펴보면 대체적으로 선형적인 변화를 보이며 오차가 적음을 알 수 있다. 가장 큰 오차의 원인은 실험측정값이 정확한 수치적 데이타가 아닌 색깔 변화에 의한 무늬차수에 크게 의존하게 되는데, 이부분에서 측정자의 주관적인 요인이 개입되면서 측정에서 오차가 발생하게 된다. 측정과 계산과정에서 발생하는 유효숫자 처리에서도 오차가 발생할수 있다. 또한 시편의 절단과 드릴링의 제작공정에서 발생된 잔류응력이 오차에 영향을 줄 수도 있다. 하지만 이러한 부분에서 발생하는 오차는 실험목적을 수행하는데 큰 영향을 주지는 못하는 미세한 부분이라 하겠다.
- 광탄성 실험의 의의
이번 실험에서 가장 중요한 것은 광탄성이 어떤 것인지 아는 것이라 하겠다. 또한 그 원리를 이용하여 광탄성 감도를 측정하는 방법 및 그에 따른 응력 계수를 측정하는 방법을 익히고, 시편 내부의 응력분포를 직접 눈으로 확인함으로서 하중의 작용에 따른 재료내의 응력에 따른 변형현상이나 결과를 쉽게 볼 수 있었다. 그리고 각종 구조물의 응력해석에도 응용할 수 있는 방법이라고 생각된다.
- 시편 내 응력 집중의 형성에 대한 고찰
변형력 집중이라고도 한다. 물체에 외력을 가했을 때 불규칙한 모양의 부분, 특히 예리하게 도려진 밑부분에는 평활한 부분에 비해 국부적으로 매우 큰 응력이 생긴다. 그 최고 응력
sigma_max
와 평활한 부분의 응력
sigma_0
과의 비, 또는 그 밑면 최소단면적에 대한 평균응력
sigma'n
과의 비를 응력집중계수라 하며, 특히
sigma _{max} / sigma _{n}
를 형상계수라 한다.
가령, 둥근 구멍이 뚫린 무한판이 균일한 장력을 받고 있을 때의 응력집중계수는 3이다. 응력집중은 일반적으로 구조요소의 파손 파괴의 원인이 되기 쉬우므로 설계할 때에는 탄소성계산이나 광탄소성해석, 스트레인미터에 의한 실험적 해석을 하여 충분히 검토해야 한다.
- 정확한 실험을 위한 색깔무늬의 관찰법
시편에 하중을 가하게 되면 양끝의 지지점에서부터 하중이 전달되면서 색깔변화가 일어난다. 여기서 하중을 계속해서 가하게되면 색변화가 시편 중앙에까지 전달되면서 색분포가 시편 전체에 걸쳐 고르게 나타나게 된다. 이때가 시편의 응력분포가 고르게 이루어진 상태이므로 실험값을 측정한다.
- 시편의 기계적 거동에 대한 광원으로부터의 영향
실험에 사용된 시편은 에폭시 재질의 탄성재료이다. 이러한 시편이 지속적으로 광원에 노출되어 있으면 열변형으로 인해 가소성영역으로 변화할 수 있다. 또한 광탄성실험의 원리가 시편의 분자배열의 변화를 통한 광원으로부터의 색변화를 관찰하는 실험이므로 이러한 변화로 인해 시편으로서의 역할을 하지 못하게 될 것이다. 그러므로 실험에 불필요할때에는 광원을 제거하도록 하여 주의를 기울여야 할 것이다.
- 광탄성 실험을 통해 느낀점
이 실험을 통해서 감도를 측정하고, 응력집중계수를 측정함으로써 실험을 통한 새로운 구조물의 해석 방법을 익힌 것 같다. 또한, 재료역학 시간에 구조물에 구멍이나 노치가 있으면 그 곳에 응력이 집중된다고 단순히 이론만 배우고 응력이 집중되는 그림만 보아왔는데 이번 실험에서 눈으로 볼 수 없는 재료 내부의 응력분포를 확인할 수 있었고 응력집중현상을 보다 잘 이해할 수 있었다. 시편에 가하는 하중과는 관계없이 노치 위와 아fot부분에 타원형으로 응력이 받는 곳과 받지 않는 곳이 있음을 빛의 명암으로 확인할 수 있어서 유용한 실험이었다.

키워드

기계공학,   광탄성,   인장,   응력,   광응력,   편강기,   응력집중계수,   간섭무늬