항공대학교 기초공학실험 변형률 측정 실험 레포트 A+

목차

I. 서론
1. 실험 개요 및 목적

II. 본론
1. 실험 이론
2. 실험 장치
3. 실험 순서 및 방법
4. 시편 분석
5. 데이터 보정 - 최소자승법

III. 결론
1. 탄성구간의 이론적 해석
2. 결과 분석
3. 데이터 보정
4. 그래프 작성
5. 포와송비 계산
6. 탄성계수 계산
7. 오차 분석
8. 실험 고찰

본문내용

이번 실험의 주 목적은 ‘교육용 소형 인장시험기’ 라는 실험 장치를 이용해 실험을 진행하면서 재료의 특성을 관측하는 것이었다. 실험을 통해 얻은 데이터를 바탕으로 필요한 데이터값을 구하고, 최소자승법을 이용하여 데이터를 보정하고, 프로그램을 사용해 응력-변형률 선도(Stress-Strain Curve)를 작성하면서, 궁극적으로는 재료의 중요한 특성인 탄성계수(E)와 포와송비(nu)를 측정된 값으로부터 계산하고 이론값과 비교하는 것이 이번 실험의 주 목적이었다.
먼저 버니어 캘리퍼스를 이용해 세 가지 시편의 치수를 측정하고, 교육용 소형 인장시험기에 시편을 고정한 뒤, 스트레인게이지의 와이어를 연결하고 고정시켜서 항복 하중의 약 70%까지 가력핸들로 하중을 가하면서 실험을 진행하였다. 항복하중의 약 70%까지 하중을 가한 후에 실험은 종료되었고, 탄성구간에서 진행한 실험이었기 때문에 재료는 외관상 전혀 달라진 것이 없었다.
실험이 끝나고 얻을 수 있는 데이터들은 하중값(Load), 하중방향 변형률(epsilon_x), 하중 수직방향 변형률(epsilon_y) 세 가지였다. 먼저 데이터를 분석하기 위해서는 실험으로 얻은 하중값과 측정한 단면적값을 이용하여 하중(kg)을 응력(MPa)값으로 변환했다. 응력값을 구했지만 실험에서 사용된 계측기구로 측정한 측정치 자체에 오차가 존재하는 경우가 있으므로 이를 보정해야 할 필요성이 있었다. 측정값들이 일정한 경향성을 가지고 있는 것은 분명하기 때문에, 이 측정된 데이터를 사용하여 그 관계를 나타내는 최적의 함수를 찾는 ‘최소자승법’(Least square regression) 기법이 사용되었다. 보고서 8p에 기술해놓은 최소자승법 기법과 결정계수 r^2을 이용하여 r^2값이 1에 충분히 가까운 1차식을 얻게 되었고, 선도 및 데이터를 보정하였다.
그 다음으로는 epsilon_x값과 epsilon_y값을 이용해 포와송비(Poisson's ratio)를 계산해야 했다.

참고 자료

SS400 시편 참고자료
주소 : https://www.makeitfrom.com/material-properties/ASTM-A36-SS400-S275-Structural-Carbon-Steel-ss400
Al6061 시편 참고자료
주소 : http://www.matweb.com/search/DataSheet.aspx?MatGUID=626ec8cdca604f1994be4fc2bc6f7f63&ckck=1-al6061
C3604 참고자료
주소 http://www.tokai-mmc.co.jp/e/insertnut/in_tec_material.html-c3604