[기계공학실험]Strain gage2(스트레인게이지2),응력집중

소개글

본 실험에서는 외력이 가해졌을때 물체의 형상에 따라 분포되는 응력의 경향을 스트레인 게이지를 통해서 알아보고 설계 및 응용시에 고려해야 될 점에 대해서 알아본다.

목차

요약
목차
1. 실험목적
2. 실험이론
2.1 Strain Gage Bridge Circuitry
2.2 Gage Factor
2.3 파괴역학의 기본 원리
2.4 Strain gage란?
3. 실험방법 및 장치
4. 실험결과
5. 추가적인 이론
① Griffith Criterion
② 파괴역학의 기본원리
③ Crack 형상에 따른 응력 집중 효과
④ 연성 재료와 취성 재료에 있어서 응력 집중 효과
⑤ 응력 분포도 판재에 작용하는 응력과 균일이 있는 판재의 여러 경우를 찾아보고,
형상에 따른 응력의 분포도를 대략적으로 그리시오.
6. 결과분석 및 고찰
7. 참고 문헌

본문내용

1. 실험목적
어떤 물체이든지 외력의 작용을 받게 되면 그 내부에서는 응력이 발생함과 동시에, 강체가 아닌 이상 그 물체를 구성하는 각 분자와 분자 상호간의 운동으로 인하여 물체의 상태가 변하게 되어 형태와 크기가 달라진다. 물체에 발생하는 변형량은 물체의 크기에 따라 차이가 있으므로 응력 값이 같다고 하더라도 크기가 큰 물체는 변화량 역시 크게 된다. 따라서 크기가 다른 물체에서 변형의 정도를 절대 값으로 비교해 보더라도 그 정도를 판단하는데 별 의미가 없다. 그러므로 변형의 정도를 비교하기 위해서는 외력의 작용으로 인하여 발생된 변형량과 원래 치수와의 비, 즉 단위길이에 대한 변형량을 구함으로써 물체의 크기에 상관하지 않고 그 물체의 변형 정도를 알 수 있다. 이것을 변형률(Strain)이라고 한다. 이 실험에서는 외력이 가해졌을 때 물체의 형상에 따라 분포되는 응력의 경향을 알아보고, 설계 및 응용시에 고려해야 할 점을 생각해 볼 것이다.
2. 실험이론
2.1 Strain Gage Bridge Circuitry
스트레인 게이지는 전기적 신호를 만들지 않는 수동 센서이다. 따라서 스트레인 게이지의 저항 변화를 휘트스톤 브릿지를 이용하여 전압 신호로 변환하여야 한다.

휘트스톤 브릿지는 Quarter 브릿지의 한 형태로 네 개의 저항 중에 하나만이 센서이다. half 브릿지의 경우에는 두 개의 저항을 센서로 사용하는 것이며, Full 브릿지에서는 네 개의 저항 모두를 센서로 사용하는 경우가 된다.
여러 개의 센서를 브릿지 회로에 부가하는 것은 온도 변환에 따른 간섭과 같은 효과를 보상하기 위함이다. 때로는 다이어프램식과 같은 다중 스트레인 게이지를 half 또는 full 브리지 회로에 사용하기도 한다.
휘트스톤 브릿지에는 입력 전압 를 두 개의 전압으로 분리하는 저항 과 가 있다.
과 에 의한 출력 전압 는 다음과 같이 구해진다.

참고 자료

1. Ferdinand P.Beer, "재료역학“, McGrawHill, 2004, P.478~P.485
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3. 김원회·김준식,“자동화를 위한 센서공학”, 성안당,2003, P.177~P.184
4. J.P. Schaffer외, “재료 과학의 이해와 응용”,반도출판사,1997, P.451~P.458
5. William D.Callister, Jr, "Materials Science and Engineering an Introduction 7/e“,
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7. James M. Gere, “재료역학”, 인터비젼, 2004, P.912
8. http://www.tomok21.com/kisul/rock/rock/kw04/kw04.htm