본문내용
1. 실험 개요
1.1. 실험 목적
실험 목적은 인장 실험을 통하여 인장시험기의 사용 방법을 습득하고, 재료의 강도 해석에 사용되는 기본적인 역학적 파라미터의 측정 방법과 원리를 이해하는 것이다. 또한 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 이해하는 것이다. 마지막으로 Steel과 AL의 평균물성치를 측정하고 Steel과 AL의 물성치 및 그래프가 어떻게 다르고 그 이유가 무엇인지 분석하는 것이다.
본 실험에서는 인장 실험을 통해 Steel과 AL의 시편을 측정하고 하중-변위 선도와 응력-변형률 선도를 작성하였다. 기계적 물성치를 결정하고 평균 물성치를 계산함으로써 Steel이 재질을 유추할 수 있었다. 실험 결과에 따라 Steel은 연성재료, AL은 취성재료임을 확인할 수 있었고, 이로 인해 물성치와 그래프의 개형에 차이가 발생했다. 또한 측정된 데이터에서 오차는 인장시험기 기계 장치의 문제로 유추된다. 조교님의 말씀에 따르면 인장시험기의 부품 중 하나를 구매하지 않았다고 언급하셨고 그에 따라 오차가 발생할 수 있다고 말씀하셨다. 그 외의 오차는 환경이나 부식으로 인한 시편 재료의 변형과 실험장비의 오차가 있을 수 있으며 인장시험기에 시편을 사람이 직접 고정하는 작업을 수행하는 과정에서 완벽하게 고정이 안 되거나 표면에 물리적인 현상으로 인해 측정값의 오차가 발생할 수 있다.
실험 순서 및 방법은 다음과 같다. 먼저 시편의 width, thickness, 표점거리를 측정한다. 그 다음 인장시험기를 작동시킨 후 시편을 물리지 않은 상태로 영점을 맞춘다. 실험 조건을 입력한 뒤, 시편을 물리고 하중을 가한다. 시편이 파단되면 시험기로부터 시편을 제거하고 파단 시편의 width, thickness, 표점거리를 측정한다. 마지막으로 인장시험기를 초기의 위치로 복구하고 다음 시편을 물린다. 이 과정을 Steel 시편 3개, AL 시편 3개에 대해 반복한다.
실험 장치는 인장시험기, 버니어 캘리퍼스, 시편, PC, 네임펜, 자로 구성된다. 인장시험기는 시편을 물려 파단까지 하중을 가해 인장강도 및 파단강도를 측정한다. 버니어 캘리퍼스는 시편의 인장 전후의 width, thickness, 표점거리를 측정한다. 시편은 탄성계수, 항복점, 강도, 연신율, 단면수축률과 같은 물성치를 측정하기 위해 필요한 재료이다.
실험 결과, Stress-strain diagram에서 비례한계, 탄성한계, 종탄성계수, 항복점, 0.2% 오프셋 항복강도, 인장강도 및 파단강도, 연신율 및 단면수축률 등의 기계적 물성치를 측정할 수 있었다. Steel과 AL의 평균물성치를 비교한 결과, Steel이 연성재료, AL이 취성재료임을 확인할 수 있었고, 이로 인해 물성치와 그래프의 개형에 차이가 발생했다. 또한 Steel 재질을 유추해본 결과, 본 실험에 사용된 Steel의 재질은 SM 10C로 판단된다.
결론적으로, 본 실험을 통해 인장시험기의 사용 방법을 습득하고 재료의 강도 해석에 사용되는 기본적인 역학적 파라미터의 측정 방법과 원리를 이해할 수 있었다. 또한 재료의 기계적 거동과 특성을 파악하고, Steel과 AL의 물성치 및 그래프 차이를 분석하여 재질을 유추할 수 있었다. 다만 측정된 데이터에서 발생한 오차는 실험 장치의 문제와 시편 고정 및 측정 과정에서의 오차 등이 원인으로 추정된다.
1.2. 실험 기기 및 장비
인장시험기는 시편을 물려 파단까지 하중을 가해 인장하고 인장강도 및 파단강도를 측정한다. 버니어 캘리퍼스는 시편의 인장 전후의 width, thickness, 표점거리를 측정한다. 시편은 탄성계수, 항복점, 강도, 연신율, 단면수축률과 같은 물성치를 측정하기 위해 필요한 재료이다. PC와 네임펜, 자도 실험에 사용된다.
인장시험기는 시편에 하중을 가하여 재료의 기계적 특성을 분석하는 장비이다. 시편을 시험기에 고정하고 하중을 가하면서 하중-변위 데이터를 수집한다. 측정된 데이터를 바탕으로 응력-변형률 선도를 작성할 수 있으며, 이를 통해 재료의 탄성계수, 항복강도, 인장강도, 연신율 등 다양한 기계적 물성치를 얻을 수 있다. 버니어 캘리퍼스는 시편의 치수를 정밀하게 측정할 수 있는 도구이다. 시편의 폭, 두께, 표점거리 등을 측정하여 응력-변형률 선도 작성 시 필요한 정보를 제공한다. 시편은 인장시험을 통해 재료의 기계적 특성을 평가하기 위한 핵심 재...
1
2
3
4
5
6
7
8
9