고체역학및실험 비틀림 실험

목차

1. 실험목적
2. 비틀림 이론
3. 실험과정
4. 실험결과 (G,KT,T-Angle Curve)
5. Material Handbook과 데이터 비교
6. 결론 및 토론
7. 참고문헌

본문내용

1. 실험목적
torsion test의 목적은 시험편의 한쪽을 고정하고 다른 한쪽을 회전시켜 비틀림 모멘트(moment)를 가함으로써 비틀림에 대한 재료의 강성계수(전단탄성계수:G)와 전단 저항력(비틀림 강도)을 산출하는데 목적이 있다. 비틀림 시험은 주로 축(shaft, axle)재료, drill 공구류와 같이 단면이 원형인 봉재(bar)에 대해서 실시하며, 시험으로부터 얻는 비틀림 모멘트(torque : T)와 비틀림 각도(θ)에 관련된 T-θ 선도를 이용하여 강성계수, 비틀림 항복점 및 비틀림 강도 등의 기계적 성질을 산출한다.
이번 실험에서는 특히 Shear modulus(G) 값의 계산을 중점적으로 진행되었다.

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3. 실험과정
가장 먼저 미리 알아야 할 값 (L, diameter, 팔의 길이를 버니어 캘리퍼스 및 자를 이용하여 측정한 다음 다음 과정에 따라 실험을 진행한다
➀ 비틀림 시험기를 움직이지 않도록 설치한다.
➁ 시편을 비틀림 시험기에 고정시킨다.
➂ 각도계 눈금을 0도로 맞춘다.
➃ 시편에 비틀림 하중을 가한다.
➄ 가한 하중에 대한 비틀림 각도를 측정한다.
➅ 비틀림 하중을 바꿔가며 비틀림 각도를 측정한다.
➆ 결과를 분석한다.

<중 략>

5. Material Handbook과 데이터 비교
1) Steel
실험값 G : 65.089GPa
Handbook data G : 75Gpa
오차율 : 13.2 %

<중 략>

6. 결론 및 토론
이번 실험은 비틀림 실험으로, 앞의 인장 실험보다 실험 방법이 매우 단순했다.
세 종류의 재료를 한 끝을 고정하고 다른 한 끝에서 토크를 걸어 비틀림 현상을 일으키고 각각의 값을 이용해 전단 탄성 계수를 직접 구해보며 비틀림 이론을 실험적으로 겪어보는 것이 이번 실험의 목적이었다.
세 종류의 재료 중, Aluminum과 Brass을 비교하면 Shear Modulus(G)값은 실험값으로도, Handbook 값으로도 Brass가 크다. 실험 결과중 하나인 Angle-Torque Curve를 비교해보면 Brass는 비교적 기울기가 크고 Aluminum은 비교적 기울기가 완만하다.

참고 자료

R. C. Hibbeler, Mechanics of Material 8th, Pearson
http://www.engineeringtoolbox.com/modulus-rigidity-d_946.html
http://www.engineersedge.com/materials/shear_modulus_of_rigidity_13122.html