재료 인장 실험

소개글

1. 실험 목적

인장시험은 재료강도에 관한 기초적인 자료를 얻을 목적으로 수행되는 공업시험중에서 가장 기본적인 시험으로, 보통 환봉이나 판등의 평행부를 갖는 시험편을 축방향으로 인장하중을 가해 하중과 변형을 측정한다. 보통 이로부터 측정할 수 있는 값은 연성재료와 취성재료가 다르며, 연성재료에서는 인장강도, 항복점, 연신율, 및 단면수축율이고 취성재료에서는 인장강도와 연신율이다. 인장시험에 의해 측정될 수 있는 재료의 기계적 성질로서는 그 외에 탄성계수,탄성율 과 POISSON비 등도 포함된다.
또 인장시험에 의해 구해지는 재료의 강도는 횡단면에 수직으로 작용하는 응력에 대한 시료의 강도값으로, NOTCH나 그 외의 원인으로 분포가 일정하지 않은 응력을 받는 경우의 항복점이나 파단강도는 재료가 항복이나 파괴에 따른 역학적 조건과 인장시험의 결과를 고려하여 대략 추정된다.
즉 시험기를 사용하여 시험편을 서서히 인장하여 항복점, 항복강도, 인장강도, 연신율등의 기본적인 재료의 기계적 성질을 측정하는데 목적이 있다.

목차

1. 실험 목적
2. 실험 기초 이론
3. 실험방법
4. 실험 결과 및 고찰
5. 참고 문헌

본문내용

2. 실험 기초 이론

재료를 탄성한계 이상으로 인장하면 하중을 제거하더라도 원래의 길이로 돌아오지 못하도록 소형변형을 하게 된다. 재료를 더욱 인장하면 응력이 계속 증가하게 되며 이것을 가공경화라고 부른다. 응력이 최대치에 이르면 그 순간부터 시편은 necking 즉 시편 중심부 가까이에서 국부적으로 단면적이 줄어드는 현상이 일어나며 이 부분에 변형이 집중되게 된다. necking이 일어난 후에는 변형률 커짐에도 응력은 오히려 감소되며 드디어는 파단이 일어난다
응력이 최고치에 이르게 되는 이 최고 응력을 인장강도(tensile strength)라고 하며 파단시의 응력을 파단강도(fracture strength)라고 한다. necking없이 파단이 일어나는 재료의 경우에는 인장강도와 파단강도가 동일한 값을 갖게 되며 반면에 necking이 일어나는 재료의 경우는 파단강도는 인장강도보다 작은 값을 갖는다. 또한 이와 같은 강도 특성이외에 응력-변형률곡선에서는 재료의 인성(toughness)에 대한 정보를 얻게 된다. 재료의 인성이란 재료가 파괴될 때까지 흡수는 에너지는 응력-변형률곡선의 총면적으로 나타낸다.
(7)항복점
점 E이상으로 하중을 증가시키면 응력-연신율 곡선은 비례 한계를 벗어나게 되고, 점 YU 에서 급격히 하중이 감소하여 점 YL의 하중으로 되는데 응력이 일정함에도 불구하고 시험편은 계속해서 변형한다. 이 때, 점 YU를 상항복점(upper yield point), YL을 하항복점(lower yield point) 이라 한다.
주철이나 비철금속과 같이 항복점(yield point)이 뚜렷하게 나타나지 않을 때에는 처음 변형이 탄성적으로 변하는 OA에 연신률 0.2%가 되는 점 S에 평행선을 그어 만난 점을 항복점으로 취급하는데 YU점 또는 B점의 하중을 시험편의 원 단면적으로 나누면 항복강도(yield strength) 또는 내력(proof stress)을 구할 수 있다.

참고 자료

◦금속재료 (권호영, 박정식, 정동석, 이종우 공저)
◦공학도를 위한 재료과학 (James F. Shakelford)
◦MECHANICS of MATERIALS (James M. Gere)