본문내용
1. 인장 실험
1.1. 실험 목적
본 실험에서는 인장 실험을 통하여 다음과 같은 실험목적을 달성하고자 한다.
인장 실험에 사용되는 시험기의 사용 방법을 습득하고, 재료의 강도 해석에 사용되는 기본적인 역학적 파라미터의 측정 방법과 원리를 이해한다. 재료에 가해지는 하중과 측정된 변위 사이의 관계를 나타내는 재료의 기계적 거동을 이해하고, 이로부터 재료의 기계적 특성을 결정하는 탄성계수, 항복강도, 인장강도, 연신율, 단면수축률 등과 같은 물성치를 이해한다. Steel과 AL의 평균물성치를 측정하고 Steel과 AL의 물성치 및 그래프가 어떻게 다르고 그 이유가 무엇인지 분석한다.
1.2. 실험 순서 및 방법
실험 순서 및 방법은 다음과 같다"
① 시편의 width, thickness, 표점거리를 측정한다.
② 인장시험기를 작동시킨 후 시편을 물리지 않은 상태로 영점을 맞춘다.
③ 실험 조건을 입력한다.
④ 시편을 물리고 하중을 가한다.
⑤ 시편이 파단되면 시험기로부터 시편을 제거하고 파단 시편의 width, thickness, 표점거리를 측정한다.
⑥ 인장시험기를 초기의 위치로 복구하고 다음 시편을 물린다.
⑦ Steel 시편 3개, AL 시편 3개에 대해 ①~⑥의 과정을 반복한다.
1.3. 실험장치 및 구성
실험장치 및 구성은 다음과 같다.
인장시험기는 시편을 물려 파단까지 하중을 가해 인장하고 인장강도 및 파단강도를 측정하는 장치이다. 버니어캘리퍼스는 시편의 인장 전후의 width, thickness, 표점거리를 측정하는 데 사용된다. 시편은 탄성계수, 항복점, 강도, 연신율, 단면수축률과 같은 물성치를 측정하기 위해 필요한 재료이다. 또한 PC, 네임펜, 자 등의 장비도 실험에 사용된다.
1.4. 실험 내용
1.4.1. Stress-strain diagram
응력-변형률 선도(Stress-strain diagram)는 재료에 가해지는 하중과 측정된 변위 사이의 관계를 나타내는 그래프로, 재료의 기계적 거동을 이해하는 데 사용된다"
응력-변형률 선도에는 다음과 같은 주요 특징들이 나타난다.
첫째, 비례한계(proportional limit, A)는 초기 영역에서 응력과 변형률 사이의 관계가 비례적임을 보여준다. 점 A를 넘어서면 응력과 변형률 사이의 비례성이 더 이상 존재하지 않게 된다.
둘째, 탄성한계(elastic limit)는 하중제거 시 원상복구 되는 최대응력을 의미하며, 이때의 기울기가 탄성계수(modulus of elasticity, Young's modulus)가 된다. 비례한계를 넘어서면 응력의 증가와 함께 변형률이 더 빠르게 증가하기 시작한다.
셋째, 항복점(yield point, B)은 재료의 항복으로 인해 상당한 연신율이 발생하는 시점을 나타내며, 상응하는 응력을 항복강도라 한다. 연성재료에서는 상항복점과 하항복점이 관찰될 수 있다.
넷째, 인장강도(tensile strength, D)는 재료에 가해질 수 있는 최대 하중을 초기 단면적으로 나눈 값이며, 극한강도라고도 한다. 이후 국부적 수축현상(necking)이 발생하면 하중은 감소하지만 변형은 계속 증가한다.
다섯째, 파단강도(fracture strength, E)는 시편이 파단될 때 가해진 하중을 초기 단면적으로 나눈 값이다.
여섯째, 연신율(elongation)은 파단 시까지의 전체 변위를 초기 표점거리로 나눈 값이며, 단면수축률(reduction in area)은 초기 단면적과 파단 시 단면적의 차이를 초기 단면적으로 나눈 값이다.
이와 같은 응력-변형률 선도의 특징을 통해 재료의 강도, 연성, 취성 등의 기계적 특성을 파악할 수 있다.
1.5. 실험 결과
1.5.1. 기계적 물성치의 결정
1.5.1.1. Steel
Steel 시편 3개의 탄성률은 각각...
