[공학실험]인장 실험 예비, 결과 레포트

소개글

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목차

1. 실험개요 및 목적

2. 실험이론
2-1 실험순서
2-2 탄성한도
2-3 비례한도
2-4 항복응력
2-5 인장강도
2-6 Stress-Strain Diagram
3) 이론과 수식

3. 실험환경
3-1 시험기
3-2 Extension Meter
3-3 시편

4. 실험결과
4-1 탄소강 45c
4-2 스테인레스 스틸
4-3 알루미늄 6061
4-4 황동

5. 고찰
5-1 실험값과 실제값의 비교, 오차 발생원인 고찰
5-2 Comment

Reference

6. Microsoft Excel VBA를 이용한 Yield Stress 추정 프로그램 제작
6-1 개요
6-2 Programming Code (Tool : Microsoft Excel Visual Basic for Application )

본문내용

Offset 그래프를 그리고, 그 교점을 지정된 오차범위내로 추정할 수 있는 프로그램을 작성하여 결과를 분석하였으며, 프로그램 소스를 첨부하였다. 위의 결과 분석에서는 초기 데이터를 참조하는 데에 따라 프로그램이 값을 정하지 못하는 경우가 발생함에 따라 각 재료마다 약간씩 참조영역을 달리하였다.
5-2 Comment.
이번 재료 인장시험을 수행하며, 실험에서 얻어진 데이터와 책에서만 보던 자료의 차이를 몸으로 느낄 수 있었다. 책이나 이론과 같이 정확하게 구분되는 데이터는 찾아볼 수 없었고, 그 분석에 있어서도 방법에 따라 차이를 발생시킬 수 있는 요인들이 항상 존재하였다. 또한 시험 장비를 직접 사용해본 것도 좋은 경험이 되었다.
Reference
Mechanics of Materials - Jame M. Gere
공학실험
The Online Materials Information Resource (http://www.matweb.com)
기술표준원 국가표준 홈페이지 (http://www.standard.go.kr)
6. Microsoft Excel VBA를 이용한 Yield Stress 추정 프로그램 제작
6-1 개요
실험 자료를 분석하는 동안 Stress-Strain Diagram을 쉽게 얻을 수 있었지만, 그 그림에서 항복응력을 구하기가 매우 까다로웠다. 초기 기울기와 동일한 기울기의 직선을 0.2% 변형률이 발생하는 지점에서 그려 그 교점의 값을 읽는데, 이 방법으로는 정확한 값을 기대하기 어렵기 때문에 Microsoft Execl 에 내장되어 있는 VBA Macro 편집기를 이용하여 실험자료를 바탕으로 Stress-Strain Diagram 과 0.2% Offset Graph를 그리고, 그 교점의 값을 찾는 프로그램을 작성하였다.
프로그램은 실험 초기데이터를 이용하여 기울기(탄성계수, E)를 결정하고, 그 그래프를 0.002의 변형이 발생하는 위치로 평행 이동하여, 일정한 Strain에서의 실험데이터와 그래프 식의 결과를 비교, 그 오차가 지정된 범위 내에 들어오면 종료되도록 프로그래밍 되었다.
하지만, 이것 역시 평행선의 기울기를 결정하는 데에 있어 어느 데이터까지를 초기 기울기에 반영할 것인가에 따라 그 결과가 편차를 보이는 문제를 가진다. 또한 실험데이터로 그려지는 Stress-Strain Diagram의 표현식을 알 수 없으므로 수치적인 방법으로 접근함에 따라, 약간의 오차는 발생했을 것으로 생각된다.
6-2 Programming Code ( Tool : Microsoft Excel Visual Basic for Application )
Sub 항복응력구하기_1()
Dim x As Double
Dim y As Double
Dim c As Double
Dim slope As Double
Dim k As Long
Dim m As Double
' 0.2% Offset Solution :
k = 5
'탄성계수 결정
'여기에서는 기울기를 결정할 때 실험 시작으로부터 총 21개의 데이터를 기준으로 하였다.
slope = (Worksheets("1번실험").Range("c25").Value - Worksheets("1번실험").Range("c5").Value) / (Worksheets("1번실험").Range("d25").Value - Worksheets("1번실험").Range("d5").Value)
'그래프 평행이동
c = slope * (Worksheets("1번실험").Cells(k, 4).Value + 0.002)
'구해진 탄성계수와 평행이동 상수를 출력하여 그래프를 그리는데 사용한다.
Worksheets("1번실험").Range("e5").Value = slope
Worksheets("1번실험").Range("e6").Value = c
5
x = Worksheets("1번실험").Cells(k, 4).Value - 5 * (10 ^ -6)
10
y = slope * x - c
m = Worksheets("1번실험").Cells(k, 3).Value
'실험자료에 있는 응력값과 계산된 응력값의 오차가 f1(허용오차)셀에 있는 수치보다 작으면 프로그램 종료
If Abs(m - y) < Worksheets("1번실험").Range("f1").Value Then
GoTo 20
Else
x = x + (1 * (10 ^ -7))
If x > Worksheets("1번실험").Cells(k, 4).Value + 5 * (10 ^ -6) Then
k = k + 1
If Worksheets("1번실험").Cells(k, 4).Value = "" Then
MsgBox ("값을 찾지 못했습니다")
GoTo 50
End If
GoTo 5
End If
GoTo 10
End If
20
Dim e As Double
Dim d1 As Double
Dim a1 As Double
Dim d2 As Double
Dim a2 As Double
'j2에는 초기 지름을 mm단위로 입력
d1 = (Worksheets("1번실험").Range("j2").Value)
'k2에는 파단 지름을 mm단위로 입력
d2 = (Worksheets("1번실험").Range("k2").Value)
'초기단면적 계산
a1 = ((d1/2) ^ 2) * 3.141592
'최종단면적 계산
a2 = ((d2/2) ^ 2) * 3.141592
'단면수축률 계산
e = ((a1 - a2) / a1) * 100
'결과출력
'실험데이터에서 항복응력에 가까운 값을 출력
Worksheets("1번실험").Range("f28").Value = m
'0.2% Offset 그래프에서 항복응력에 가까운 값을 출력
Worksheets("1번실험").Range("f29").Value = y
'초기단면적 출력
Worksheets("1번실험").Range("f31").Value = a1
'최종단면적 출력
Worksheets("1번실험").Range("f32").Value = a2
'단면수축률 출력
Worksheets("1번실험").Range("f33").Value = e
MsgBox ("항복응력 계산이 끝났습니다.")
50
End Sub

키워드

인장실험,   탄성한도,   비례한도,   항복응력,   인장강도,   탄소강,   스테인레스 스틸,   알루미늄