본문내용
1. 인장 실험
1.1. 실험 개요
1.1.1. 실험 목적
인장 실험의 실험 목적은 재료의 인장강도, 항복점, 연신율, 단면수축률 등의 기계적인 성질과 탄성한계, 비례한계, 푸아송 비, 탄성계수의 물리적인 특성을 알아보는 것이다. 이 실험을 통해 일반적인 만능재료 시험기와 Extensometer의 사용법을 익히고 그 작동원리를 알아보며 계산된 값들을 비교할 수 있다.
1.1.2. 실험 이론
인장 실험의 이론적 배경은 다음과 같다.
인장실험의 시험편 한쪽 끝에 시험기의 그립에 장착하고 다른 한쪽 끝에 움직이는 크로스헤드 혹은 엑츄에이터의 그립을 장착한다. 엑츄에이터는 대개 일정한 변위율로 이동하게 되고 이에 따라 시편에 큰 하중이 가해지게 된다. 시험편에 가해지는 하중과 시편의 변형은 센서와 시편 표면 구간에 부착된 Extensometer를 이용해 측정된다. 측정된 데이터는 하중-변위 선도, 또는 응력-변형률 선도를 도출할 수 있다.
시편의 단면적 A0 = π * (Dave/2)^2
인장응력 σ = F/A0
후크의 법칙 σ = E * ε
연신율 (l0-l)/l0 * 100[%]
이렇게 인장실험을 통해 재료의 인장강도, 항복점, 연신율, 단면수축률 등의 기계적 성질과 탄성한계, 비례한계, 푸아송 비, 탄성계수 등의 물리적 특성을 알아볼 수 있다.""
1.2. 실험 장비
1.2.1. 시험편
시험편은 KSB 0801에 의한 14호 시험편으로, 시편 재료는 Alloy-2017이다. Alloy-2017 시험편의 항복응력은 195MPa, 인장강도는 355MPa이다. 시편의 규격은 가로 6mm, 길이 42mm이며, 단면적은 28.27mm^2이다. 시험편은 정확하게 표점거리 S(20mm)가 모두 바이스에 고정되도록 하였다.
1.2.2. 만능재료시험기
만능재료시험기는 재료의 기계적 성질을 측정하는 가장 기본적인 실험 장비이다. 만능재료시험기는 대개 전기식이나 유압식으로 나뉘는데, 전기식에서는 load cell 센서를 사용하여 하중을 측정하고, 유압식에서는 유압 압력으로부터 하중을 구한다. 실험자는 시험편을 만능재료시험기의 그립에 고정한 후, 시험기의 크로스헤드를 일정한 속도로 이동시켜 시편에 인장 하중을 가한다. 이때 시편에 작용하는 하중과 변형은 센서를 통해 측정되어 컴퓨터로 전송된다. 이를 통해 응력-변형률 선도를 도출할 수 있으며, 재료의 인장강도, 항복점, 연신율, 탄성계수 등의 기계적 성질을 파악할 수 있다. 만능재료시험기는 재료의 기계적 특성을 평가하는 데 필수적인 장비로, 다양한 산업 분야에서 활용된다.
1.2.3. Extensometer
Extensometer는 시편의 실제 변형을 측정하는 장치이다. Extensometer는 시편 표면에 직접 부착되어 시편이 인장되면서 발생하는 변형을 전기적 신호로 변환하여 측정한다. 특히 탄성 영역에서의 변형 측정에 유용하며, 정확한 탄성계수 및 항복점 등의 계산에 필요한 데이터를 제공한다.
Extensometer는 fixed knife edge와 applied knife edge로 구성되어 있다. 시편에 부착된 applied knife edge 부분은 시편의 변형에 따라 움직이며, 이에 따라 fixed knife edge와의 상대 변위가 발생한다. 이 변위는 전위차 형태의 전기 신호로 변환되어 측정된다. Extensometer의 측정 범위는 일반적으로 시편 초기 길이의 약 50%까지이다.
따라서 Extensometer는 공칭응력-공칭변형률 곡선을 얻는데 필요한 실제 변형률 데이터를 제공하여, 재료의 정확한 기계적 특성 분석을 가능하게 한다. Extensometer의 사용을 통해 인장시험 결과의 신뢰성과 정확성을 크게 향상시킬 수 있다.
1.3. 실험 방법
실험 방법은 다음과 같다"
시험편에 표점거리를 기입하고 만능재료시험기에 고정한다. 이때 시험편은 정확하게 S(20mm)가 모두 바이스에 고정되도록 한다. 표점거리에 extensometer를 부착하고 영점핀을 제거한다. U.T.M 프로그램에서 금속 인장 시험을 선택하고 시험편의 규격(6*42), 시험속도(30mm/min),단면적(28.27 mm^{2}? ), 표점거리(30mm)를 설정한다. 설정이 완료된 후, 만능재료시험기와 e...
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