인장시험

본문내용

미는 효과가 있어 많은 고생을 해야 할 것이다.
스트레인 게이지(strain gage)
외부로부터 힘 또는 열을 가하면 전기 저항이 변화한 스트레인게이지 소자로는 저항 변화가 매우 큰 금속 또는 반도체(semiconductor)를 주로 사용하고 있다. 저항선 스트레인 게이지는 절연체 베이스 위에 와이어(wire) 또는 포일(foil) 형태로 저항선이 있고, 정확한 측정을 할 때 사용한다. 이에 비해 감도가 뛰어난 반도체의 스트레인 게이지는 실리콘의 단결정으로 만들어져 있다
①스트레인 게이지(strain gage)의 측정 원리
스트레인(Strain)이란 어떤 탄성체를 당기거나 밀면 변형이 일어나고 이때 줄거나 느는 양을 스트레인이라 하며, 이 미세한 변형량을 측정하기 위해 스트레인 게이지를 사용하게 된다. 이러한 특성을 이용하여 변형량을 하중으로 변환하여 측정하는 것이 바로 로드셀의 원리이다. 이러한 미세한 변화를 검출하기 위해 전기적으로 브릿지 회로라는 회로를 사용하게 된다.
즉, 평상시에는 전기적으로 평형이 유지되어 (물의 수면이 동일한 경우와 같은 경우) 극히 미세한 전류를 흘려 보내다가, 어느 한쪽의 불균형이 발생하면(저항값이 변하면) 그쪽으로 전류가 흘러 이 전류의 흐름이 전압의 변화로 나타나 검출된다. 이때 저항값의 변화는 스트레인에 의해서만 나타나지 않고 온도나 습도에 따라 변할 수도 있으므로 이에 대한 보상이 반드시 필요하며, 로드셀의 좋고 나쁨의 기준이 된다.
②스트레인 게이지의 작동 원리
측정하고자 하는 물체에 발생하는 변형량은 Backing 소재를 경유하여 변형량 감지 저항체에 전달되어서 수축-인장을 하게 된다. 이런 저항체의 변화는 전기 저항값을 변화시키게 되고 시험편 또는 구조물이 변형을 받게 되면 이것에 접착된 저항체도 같은 변형이 생겨서 저항 값의 변화를 가져오게 된다. 그러므로 변형량과 저항변화 사이에는 일정한 관계가 있으며 이 저항 값의 변화에서 변형량 값을 알아낼 수 있으며 이것이 스트레인 게이지의 일반적인 원리이다.
<실험결론 및 고찰>
이때까지 강의실이라는 막힌 공간에서만 이론위주의 수업만을 해오다가 실험이라는 수업을 하게 되니 처음에는 어떻게 해야 하나 막막했었다. 하지만 이때까지 배웠던 이론들을 직접적으로 실험을 통해서 한번 기계를 사용해보고 눈으로 확인해 볼 수 있는 시간을 가지게 된 것 같아 좋았다. 실험실에 처음 들어갔을때 거대한 인장기계의 크기를 보고 놀랬었지만 그 가격을 듣고 또 한번 놀랬었다. 이번 실험은 시편의 인장을 통해 우리가 이론적으로 배워왔던 내용들을 직접 그려보고 그 시편이 어떻게 파단되어 지는지를 확인할수 있는 실험이었습니다. 이론과 실제는 다르다는 것을 입증한 것은 다음과 같았다. 이론적인 철의 S-S곡선에서는 상항복점과 하항복점등 재료의 고유특징을 나타내는 점을 볼 수 있는데, 이번 실험을 통해서 얻은 데이터로 그린 그래프에서는 위와 같은 Steel 고유의 특징을 나타내는 점을 볼 수 없었다. 이는 이론으로 배운 그래프는 가장 이상적인 상태에서 구하것이기 때문에 실제 실험에서의 그래프와는 차이를 보였다. 시편의 온도, 실험실의 환경들이 각기 다르기 때문에 그래프는 이론과 차이를 보임을 알게 되었다.
끊어진 시편의 모양은 다음과 같았다.
끊어진 모양이 그림과 같이 비스듬하게 끊어진 것은 수직으로 인장시편을 고정해야 하는데, 수직으로 고정이 되지 않아서 모멘트가 발생하여, 그림과 같은 파단면이 발생하게 되었다. 그리고 이번 실험에서는 단순인장을 하였는데 만약에 순간적으로 큰 힘을 가하는 실험을 하면 파단면이 어떻게 나올지 그리고 표점거리 안에서 파단이 일어날지에 대해서도 궁금해졌다.

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