[재료역학] 비틀림 실험

소개글

비틀림실험입니다.

목차

Ⅰ. 실험 목적 ………………………………………………………………… 1

Ⅱ. 이론 ………………………………………………………………… 1
ⅰ) 비틀림
ⅱ) 원형 봉의 비틀림 변형
ⅲ) 선형 탄성 재료로 된 원형봉
ⅳ) 비틀림 공식

Ⅲ. 실험 과정 ………………………………………………………………… 5

Ⅳ. 실험 결과 ………………………………………………………………… 6
1) 시편 재질 : 나무
2) 시편 재질 : 알루미늄
3) 시편 재질 : 아세탈
4) 시편의 재질 : 황동

Ⅴ. 결론 및 토의 ……………………………………………………………·· 12
1) 비교 및 오차원인
2) 토의

Ⅵ. 참고 문헌 ………………………………………………………………… 13

본문내용

ⅰ) 비틀림

비틀림이란, 봉의 길이 방향 축에 대하여 회전을 일으키려고 하는 모멘트(또는 토크)의 작용을 받는 곧은 봉의 비틀리는 현상을 말한다. 예를 들어, 스크루드라이버를 돌릴 때, 손은 손잡이에 토크 T를 작용시켜서 스크루드라이버의 생크를 비튼다.

<그림 1>
비틀림 하중의 이상화된 경우가 <그림 1 a>에 나와 있으며, 이 그림은 한쪽 끝이 지지되고, 크기가 같고 방향이 반대인 힘들로 이루어진 두 쌍의 우력의 작용을 받는 곧은 봉을 보여준다.
첫 번째 쌍은 봉의 중간 부근에 작용하는 힘 P₁으로 구성되어 있고, 두 번째 쌍은 에 작용하는 힘 P₂로 구성되어 있다. 각 쌍의 힘들은 본 길이 방향에 대해 비틀려고 하는 우력을 일으킨다. 정역학으로부터 우력 모멘트는 힘중의 하나와 그 힘들의 작용선 사이의 수직거리를 곱한 것과 같다는 것을 알 수 있다. 그러므로 첫 번째 우력의 모멘트는 T₂= P₂x d₂이고 두 번째 모멘트는 T₁= P₁x d₁이다. 이때 모멘트에 대한 SI단위는 N*m이다.

<중 략>

실험의 결과 값들을 정리해 보면 나무의 (shear modulus of elasticity) 는 3.75GPa 이라는 값이 나왔고 (torsional stiffness)는 35.90이라는 값이 나왔다. 이를 이론값과 비교해 보려고 하였으나 교재에는 (torsional stiffness)에 관한 이론값 자료는 없었으며 나무의 경우는 (shear modulus of elasticity)도 없었기 때문에 비교가 불가능 했다.
알루미늄의 경우 (shear modulus of elasticity) 49.09GPa, 는 47.04이 나왔다. 표 9를 보면 Aluminum alloys에 대한 자료가 나와있다. 대체적으로 알루미늄의 (shear modulus of elasticity)는 26-30GPa사이의 값을 갖는다. 하지만 실험값은 49.09GPa이라는 큰 값이 나왔다.
아세탈의 실험값을 보면 (shear modulus of elasticity)는 3.60GPa, 는 44.84이라는 결과가 나왔다. 아쉽게도 아세탈의 경우도 교재에 이론값이 나와있지 않아서 비교를 할 수가 없었다.

참고 자료

James M. Gere, Barry J. Goodno, 『Mechanics of Materials』
www.wikipedia.org "torsion"