[기계실험]스트레인 게이지의 의한 측정 실험

소개글

스트레인 게이지에 의하여 스트레인을 측정하는 기본계측기법을 습득시키고, 스트레인 증폭기에서 얻어진 아날로그신호를 디지털 신호로 바꾸어, PC로 데이터를 처리하는 방법을 제시.
또 외팔보형 동력계의 구성 및 보정방법을 이해하고, 외팔보에 걸리는 임의의 시변하중을 측정하여 데이터 처리하는 기법을 이해.
그리고 응력-변형률 관계로부터 탄성계수를 구하는 방법을 확인시키며, 고체역학의 내용을 응용.

목차

1. 서 론
◆실험목적
◆실험 내용 및 이론적 배경
◆실험장치
◆실험방법

2. 본 론
◆실험결과의 종합 및 검토
◆탄성계수 E값의 비교
◆히스테리시스
◆반성 과제

3. 결 론

4.참고문헌

본문내용

◆탄성계수 E값의 비교
기계 구조용 탄소강 SM45C의 탄성계수 E는 Table에서 약 200GPa인 것으로 나왔다. 이것은 이번 실험에서 하중과 변형률 그래프를 이용하여 계산한 60.96GPa과 상당히 큰 차이가 나는 값이다. 이러한 오차의 원인으로는 다음과 같은 것을 생각해 볼 수 있다.
․스트레인 게이지를 부착한 표면의 연마상태가 불량하여 스트레인 게이지가 완전히 밀착 되지 않아 변형이 정확히 측정되지 않았다.
․재료 SM45C에 여러 불순물이 섞여 있어 탄성계수가 변하였다.
․길이를 측정함에 있어서 측정자에 의한 오차가 있었다.
․측정계기의 정확한 영점이 맞추어지지 못했다.
․여러번 하중을 가하는 과정에서 과부하로 인해 영구변형이 생겼을 수 있다.
․탄성계수를 구하는 식에서 의 응력은 수직응력이지만, 하중과 단면계수를 이용 하여 구한 응력은 굽힙응력이다. 여기서 두 응력을 같다고 가정하여 계산하였기 때 문이다.
이러한 오차는 실험 재료를 Table상의 순수 물질을 사용하고, 측정계기의 영점을 정확히 맞추고, 길이 측정시 좀 더 정확히 측정하고, 하중을 가할시에는 탄성영역 내에서 실험이 이루어질 수 있도록 하고, 계산식에서 수직응력과 굽힘응력 사이의 보정계수를 고려해 계산한다면 줄일 수 있을 것이다.

◆히스테리시스
하중과 변형률 선도를 보면 하중이 증가하는 경로와 하중이 감소하는 경로가 약간 차이가 남을 볼 수 있다. 이러한 히스테리시스 현상은 다음과 같은 원인에 의해 발생할 수 있다.
․하중을 가할 때 일정하게 가하지 못해 충격과 진동으로 인해 큰 하중이 발생하여 탄성영역을 벗어나는 힘이 재료에 가해져서 영구변형이 발생하였기 때문이다.
․재료가 완전 탄성체가 아니어서 하중을 받았을 때 잔류응력이 남아 완전 복원하지 못했기 때문이다.
․측정 계기 내의 히스테리시스 오차로 인해 측정이 잘 이루어지지 않았다.
이러한 히스테리시스 현상은 보다 순수한 재료를 사용하거나 연마를 매끈하게 하여 스트레인 게이지가 시편에 밀착할 수 있도록 하며, 하중을 균일하고 일정하게 주고, 측정 계기의 질을 높여 보다 정도 높은 측정이 이루어질 수 있도록 한다면 제거할 수 있을 것이다.

참고 자료

․정밀계측공학 -한응교 외 1 , 반도출판
․계측공학 -이진걸, 이만형 , 대광서림
․고체역학 -Timoshenko