스트레인 게이지를 이용한 응력 측정

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스트레인 게이지를 이용한 응력 측정에 대한 보고서 자료입니다.

목차

스트레인 게이지를 이용한 응력 측정

1. 스트레인의 개요

2. 일반적인 센서 핀아웃

3. 스트레인 게이지 측정 방법

4. 스트레인 게이지의 원리

5. 스트레인 게이지의 종류

6. 스트레인 게이지 부착방법

7. 형식 표시

8. 정적스트레인 게이지 실험
(1) 실험목적
(2) 사용기기
(3) 스트레인 게이지 부착법
(4) 실험 결과
(5) 고찰

본문내용

의 수단으로서
뿐만 아니라 여러 종류 물리량의 변환기에 널리 이용되고 있다. 그 측정
범위는 정적 및 동적 측정까지 포함하고 있으므로 공학에 필요한 각종
측정에는 스트레인 게이지가 광범위하게 사용된다.
따라서 이 실험에서는 전기저항 스트레인 게이지의 원리 및 시편에의
부착방법, 측정법 및 실제 응용능력을 배양하도록 하는데 목적이 있다.
2. 사용기기
1) 정적 스트레인 미터(Static strain meter)
2) 스위치 박스(Switch box)
3) 스트레인 게이지 및 부착재료
4) 시 편
5) 사 포(Sand paper)
3. 스트레인 게이지 부착법
1) 게이지를 붙일 곳에 Degreaser로 시편의 표면에 묻어 있는 기름기 및
이물질을 제거 한다.
2) 220 또는 320번 사포로 시편을 마른 상태로 1차로 닦아내고, M PREP
Conditioner A를 뿌려서 작업 면이 젖은 상태로 2차로 닦아낸다. 작업 면이
너무 거칠 때에는 그라인더를 사용하여 녹, 도금 등을 완전히 없앤 후 사포질
을 한다. 작업 면에 기계 가공 면이나 흠집 등이 없어질 때 까지 작업 면이
젖은 상태로 계속 사포질한다. 사포질이 끝나면 거즈로 닦아낸다.
3) 게이지를 붙일 곳에 볼펜이나 날카로운 송곳으로 직각이 되도록 금을 긋는다.
송곳을 사용할 때에는 너무 깊은 상처가 나지 않도록 한다. 작업 면에
Conditioner를 뿌리고 면봉으로 닦아낸다. 면봉이 더러워지면 다시 새것으로
교체하여 문지른다. 면봉에 더러운 이 물질이 묻어 나오지 않을 때까지 문지른
후 거즈로 작업 면을 닦아낸다.
4) 작업 면에 M-Prep Neutralizer 5A를 뿌리고 면봉으로 문지른 후 거즈로 살짝
닦아낸다. 이후에는 작업 면에 이물질이 묻어서는 안 된다.
5) 게이지를 꺼내어 접착 면이 바닥에 가도록 깨끗한 바닥에 놓는다. 터미널은
게이지의 다리에서 아래로 1.6 mm정도 떨어진 곳에 놓고 그 위로 셀로판테이
프를 붙인다. 테이프를 떼어낼 때는 게이지가 구겨지지 않도록 테이프와 지면
이 약 30o 도 되게 하여 한번에 떼어낸다.
6) 게이지가 붙은 테이프를 게이지를 붙일 지점에 정확히 붙인다. 게이지에 있는
삼각형 마크가 시편에 그어 놓은 선과 일치하도록 하면 정확히 붙일 수 있다.
7) 게이지와 터미널이 시편에서 떨어지도록 테이프를 떼어내고 처럼 완전히 테이
프를 뒤로 제낀다.
8) M-Bond 200 catalyst를 게이지와 터미널에 바른 뒤 건조시킨다.
9) 그림 8과 같이 M-Bond 200을 테이프와 시편의 표면 경계에 한 두 방울 떨어
뜨린다. 실제 게이지 접착 면에서 테이프까지의 거리가 약 13 mm인 지점에
접착제를 떨어뜨리는 것이 좋다.
10) 테이프를 시편과 약 30°정도의 각도가 되도록 기울여 그림 9와 같이 위에서
거즈로 밀어서 접착제가 완전히 게이지에 묻도록 한다.
11) 손가락으로 게이지 접착 면에 균일하게 압력을 가하면서 1분 정도 누른다.(만
약 실내온도가 낮을 경우 누르는 시간은 오래 하는 것이 좋다. 테이프를 벗겨
내기 전까지 약 2분간 기다린다..
12) 이제 게이지와 터미널은 완전히 접착되었다. 테이프는 그림 11과 같이 테이
프를 뒤로 완전히 제껴서 떼어낸다. 터미널에 리드 선을 납땜하기 전까지는
게이지의 오염을 막기 위해 테이프는 그대로 붙여둔다.
13) soldering flux를 터미널에 약간 묻혀서 게이지의 단자 선을 터미널에 납땜하
고 리드 선을 납땜한다. 납땜 후에는 Rosin Solvent(RSK-1)로 flux를 닦아
낸다. 납땜을 하기 전에는 게이지의 변형량 감지 저항체 부분을 셀로판 테이
프로 붙여서 납땜도중 납이 변형량 감지부로 튀어가지 않도록 보호한다. 리드
선의 납땜 후에는 리드 선이 움직여서 납땜이 떨어지지 않도록 테이프를 붙
여 고정해 준다.
14) 납땜 작업이 끝났으면 적당한 코팅제(M-Coat A∼D)를 선택하여 게이지 면
과 터미널 부에 코팅을 해 준다.
4. 실험 결과
1) 결과 데이터
구 분
2mm
4mm
6mm
8mm(예측)
με
44
87
131
175
w
0.343
0.679
1.022
1.366
2) 계산
이론식) ⇒
E=68.3GPa=68300, l=150mm, b=27.04mm, h=1.95mm
1)
2)
3)
4) 보간법에 의해
5)
5. 고찰
-> 실험을 처음으로 진행하다보니 스트레인 게이지를 시편에 부착하는 과정
이나 납땜하는 과정 등에서 어려움을 겪긴 했지만 크게 이상 없이 진행
되었다. 하지만 실질적으로 측정하는 과정에서 원인을 알 수 없는 오류
가 발생하여 결국 다른 조의 시편을 활용해서 측정을 하게 되었다.
실험의 데이터가 정확히 선형을 나타내진 않는데 이는 실험 진행의 미숙
으로 인한 데이터 오차와 시편자체가 조금 휘어있는 점, 스트레인 게이
지의 위치가 정확하지 않을 수 있는 점, 스트레인 게이지 부착시 스트레
인 게이지와 부착면 사이에 이물질에 의해서 생기는 오차, 외팔보에 어
느 정도 소성변형이 가해진 상태에서 실험을 하였기 때문에 재료의 성질
에 변화가 생겨 탄성계수가 변화되었을 가능성, 재료의 길이를 버니어
캘리퍼스로 재었을 때 정확히 읽지 못하여서 오차가 생길 수 있다. 8mm
에서의 변형률값과 하중은 실험을 한 값이 아니고 이전에 실험을 한 테
이터를 가지고 보간법을 사용해 값을 구할 수 있었다. 보간법을 사용한
이유는 이전의 여러 역학 수업시간에 어느 한도 이내에서의 응력과 변형
률 또는 하중과 변형률의 관계가 선형을 이룬다고 배우기도 했지만 실질
적인 실험을 통해서도 약간의 오차가 있긴 하지만 선형을 이루는 것을
확인할 수 있었기 때문이다.
마지막으로 실험을 통해서 스트레인 게이지의 원리와 시편에 부착하는
방법, 측정법을 배울 수가 있었고 그에 따라 이론값과 실험값 사이에 여
러 원인으로 인한 오차가 발생하는 것을 알 수 있었다. 또한 하중과 변
형률의 관계가 선형적으로 증가함을 알 수 있었다.
< 하중-변형률 선도 >
자료 참조(Al 6061의 E값) : http://www.exma.co.kr/mg/mg4.html

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스트레인 게이지,   부착방법,   형식 표시,   원리,   종류