[재료역학]구조 시험 - 스트레인 게이지를 이용한 토크 측정

소개글

(1) 토크를 측정하는 방법 중, 스트레인 게이지를 이용하는 방법에 대해 알아보고, 원형 단면을 가지는 시편의 토크를 측정하는 실험을 통해 명확히 이해한다.
(2) 응력 측정 또는 응력 해석의 수단으로 개발된 스트레인 게이지에 대한 이해와 올바른 사용 방법을 습득한다.

목차

1. 실험 목적

2. 실험 장치

3. 관련 이론
3.1 토크의 정의
3.2 토크 측정 방법

4. 실험 절차

본문내용

1. 실험 목적
(1) 토크를 측정하는 방법 중, 스트레인 게이지를 이용하는 방법에 대해 알아보고, 원형 단면을 가지는 시편의 토크를 측정하는 실험을 통해 명확히 이해한다.
(2) 응력 측정 또는 응력 해석의 수단으로 개발된 스트레인 게이지에 대한 이해와 올바른 사용 방법을 습득한다.
2. 실험 장치
스트레인 게이지, 스트레인 인디케이터, 스트레인 게이지 터미널,스테빌라이저, 육각렌치, 인두, 납, 무게추, 추걸이, 세정제, 접착제, 왁스, 비닐, 사포.
3. 실험 이론
3.1 토크의 정의
토크는 비틀림모멘트라고도 하는데 반지름 r인 원형단면을 가지는 회전체가 그림1 에서와 같이 받쳐져 있는 경우 원주의 접선방향으로 힘 F가 작용하고 있다면 회전체는 F×r의 모멘트로 회전운동을 한다. 이때 회전축의 모멘트가 토크이다. 더 넓게는 봉의 중심선 방향에 대한 외력 모멘트를 총칭해서 토크라고 하며 단위는 N․m이다.
3.2 스트레인 게이지를 이용한 토크의 측정 방법
토크의 측정은 하중 적재축의 크기를 포함한 다양한 분야에서 중요성을 가지며 탄성부재의 이번 실험에서 비틀림 변형은 탄성부재의 위에 적절하게 접착한 스트레인 게이지로 감지한다.
3.2.1 원형봉의 비틀림 변형
원형 봉이 그 중심축에 대해 비틀림을 받게 될 때 미소 변형이 일어나는 동안 비틀림에 의한 변형 가정으로 원형부재의 비틀림을 파악한다. 비틀림에 의한 변형 가정은 다음과 같다.
ⅰ) 축은 직선으로 남아있게 되며 신장되지 않는다.
ⅱ) 모든 전단면은 평면이며 축에 대해 수직으로 남게 된다.
ⅲ) 단면이 축에 대해 회전할 때 반경방향의 선은 직선으로 남게되며 반경방향으로 향한다.
3.2.1.1 응력과 변형률의 정의와 관계
응력(Stress)이란 물체에 외력이 작용하였을 때, 그 외력에 저항하여 물체의 형태를 그대로 유지하려고 물체내에 생기는 내력으로 변형력이라고도 한다. 응력은 작용하는 하중의 종류에 따라 수직응력과 전단응력으로 구분된다. 수직응력은 힘의 방향이 단면에 수직한 경우로 인장과 압축응력(σ)이 있고, 전단응력(τ)은 단면에 접선 방향으로 힘이 작용하는 것으로 접선응력이다.

참고 자료

1. 재료역학, Roy R. Craig, Jr, 김정규 외 4인 공역 Wiley 2nd edition 2002
2. 현대 전자전기, 계측공학, 민남기, 동일 출판 1998
3. Experimental Stress Analysis, James W. Dally McGraw Hill 1977
4. 계측공학의 기초, 홍준희, 시그마 프레스 1998
5. 기계 계측 공학 -이론과 설계- Richard S. Figliola 원저 곽문규 공역 Wiley 1999
6. Mechanics of Materials, James M. Gere, Books/Cole, 5th edition 2001