본문내용
1. 서론
1.1. 실험 목적 및 필요성
인장 실험의 목적 및 필요성은 재료의 기계적 특성을 파악하기 위한 것이다. 이를 통해 인장강도, 항복점, 연신율 등의 기계적 성질과 탄성한계, 비례한계, 푸아송 비, 탄성계수의 물리적 특성을 알 수 있다. 또한 만능재료 시험기와 Extensometer의 사용법 및 작동원리를 익히고, 계산된 값들을 비교할 수 있다. 이러한 인장 실험은 재료역학에서 가장 기본적인 실험이며, 재료의 기계적 특성을 종합적으로 파악하는데 필요하다.
1.2. 실험 원리와 가정
재료의 인장실험에서는 하중과 변형의 관계를 통해 재료의 기계적 특성을 알아볼 수 있다. 시험편의 한쪽 끝을 고정하고 반대편 끝을 일정한 속도로 당기면 시편에 인장응력이 발생하게 되며, 이에 따른 변형을 측정하여 응력-변형률 선도를 얻을 수 있다. 이 선도에서 탄성구간, 항복점, 인장강도 등의 정보를 확인할 수 있으므로 재료의 물리적 특성을 파악할 수 있다. 이때 시편의 단면적은 균일하고 일정하다고 가정하며, 시편 내부의 모든 점에서 응력이 균일하게 분포한다고 가정한다. 또한 시편과 시험기의 체결부에서 편심 등의 영향이 없다고 가정한다.
2. 본론
2.1. 실험 장비 및 시편 준비
2.1.1. 인장 시험편
KSB 0801에 의한 14호 시험편은 실험에 사용되는 표준 시편이다. 시편 재료는 합금강 2017로, 항복응력 195MPa, 인장강도 355MPa의 특성을 가진다. 시험편은 단면이 육각형이며, 전체 길이는 긴 봉 형태로 양 끝이 두꺼워 시험기의 척에 고정되도록 되어 있다. 이는 양 끝에서의 응력 집중을 방지하고 중앙부에서 파단이 일어나게 하기 위함이다. 또한 시편의 평행부에는 표점거리가 표시되어 있어 변형률 계산의 기준이 된다. 이처럼 표준화된 시험편 치수와 형상은 인장 시험 결과의 신뢰도를 높이고 실험 간 비교가 가능하게 한다.
2.1.2. 만능재료시험기
만능재료시험기는 금속 및 고분자 재료의 기계적 성질을 조사하는 실험 장비이다. 이 시험기는 시편에 인장, 압축, 전단 등의 하중을 가하여 하중-변형 곡선을 측정할 수 있다. 이때 측정된 데이터로부터 인장강도, 항복강도, 연신율, 탄성계수 등의 재료 특성을 파악할 수 있다. 만능재료시험기의 주요 구성 요소로는 하중 가력 장치, 하중 센서, 변위 센서 등이 있다. 하중 가력 장치는 유압, 전기모터, 래크-피니언 등의 방식을 사용하여 시편에 하중을 가한다. 하중 센서와 변위 센서는 각각 시편에 작용하는 하중과 변형을 측정하여 하중-변형 곡선을 도출한다. 이를 통해 앞서 언급한 다양한 재료 특성을 정량화할 수 있다. 또한 만능재료시험기는 실험 환경을 조절할 수 있어 온도, 습도 등의 영향을 고려한 실험이 가능하다. 이처럼 만능재료시험기는 재료의 역학적 거동을 종합적으로 분석할 수 있는 핵심 실험 장비이다.
2.1.3. Extensometer
Extensometer는 시험편의 변형을 측정하는 장치이다. Extensometer의 경우 applied knife edge 부분을 시험편에 직접 부착하여 사용한다. 시편이 변형하며 나이프가 위아래로 움직이게 되고 fixed knife edge...
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