2024 기공실 A+ 인증 인장실험 보고서

문서 내 토픽

1. 인장시험(Tensile Test)

인장시험은 재료의 기계적 성질을 정량적으로 평가하는 실험으로, 응력과 변형률을 측정하여 재료 선택, 설계 기준 설정, 품질 관리에 필수적인 정보를 제공한다. SS275 강재 시편에 100N, 300N, 600N, 900N의 인장 및 압축 하중을 가하여 변형률을 측정하고 응력을 계산하였다. 실험 결과 계산된 응력값이 이론값보다 높게 나타났으며, 이는 시편 정렬, 변형률 게이지 부착, 장비 상태 등 여러 오차 요인에 의한 것으로 분석되었다.
2. 응력(Stress)과 변형률(Strain)

응력은 재료에 작용하는 단위 면적당 힘으로 정의되며, 인장응력, 압축응력, 전단응력으로 구분된다. 변형률은 외부 하중으로 인한 변형 정도를 나타내는 무차원 비율로, 길이 변화를 원래 길이로 나눈 값이다. 인장시험에서 축방향 변형률은 음수(-), 횡방향 변형률은 양수(+)이며, 압축시험에서는 반대의 부호를 가진다. 응력과 변형률 분석은 재료의 안전성과 내구성을 보장하는 데 중요하다.
3. 영률(Young's Modulus)과 재료 특성

영률은 응력과 변형률의 관계를 나타내는 탄성 계수로, 외부 하중 후 원래 형태로 돌아가는 재료의 능력을 설명한다. 영률이 높을수록 변형이 적어 구조의 안정성과 정밀도 유지에 기여한다. SS275는 최소 항복강도 275 MPa인 구조용 강재로, KS D3503 표준을 따르며 판, 띠, 형강, 평강, 원봉 등 5가지 강재 제품에 적용된다. 실험에 사용된 SS275의 영률은 210,000 MPa이다.
4. 반브릿지(Half-Bridge)와 풀브릿지(Full-Bridge) 구성

반브릿지는 2개의 활성 변형률 게이지를 사용하여 온도 변화 보상과 중간 정도의 감도를 제공하지만, 풀브릿지에 비해 감도가 낮고 전력 이용률이 낮다. 풀브릿지는 4개의 활성 변형률 게이지를 사용하여 최고의 감도, 자동 온도 오차 보상, 다방향 변형률 측정이 가능하지만, 정밀한 배치와 복잡한 연결, 높은 비용이 단점이다.

Easy AI와 토픽 톺아보기

1. 인장시험(Tensile Test)

인장시험은 재료의 기계적 성질을 평가하는 가장 기본적이고 중요한 시험 방법입니다. 이 시험을 통해 재료가 인장력에 어떻게 반응하는지 정량적으로 측정할 수 있으며, 항복강도, 인장강도, 연신율 등 핵심 물성값을 얻을 수 있습니다. 표준화된 시험 절차와 명확한 평가 기준이 있어 재료 선택 및 품질 관리에 매우 유용합니다. 다만 정적 특성만 평가하므로 동적 하중이나 피로 특성을 파악하기 위해서는 추가 시험이 필요합니다. 현대 산업에서 신소재 개발과 제품 안전성 검증에 필수적인 시험입니다.
2. 응력(Stress)과 변형률(Strain)

응력과 변형률은 재료역학의 핵심 개념으로, 외부 하중에 대한 재료의 저항성과 변형 정도를 정량화합니다. 응력은 단위 면적당 작용하는 힘으로 재료의 내부 상태를 나타내고, 변형률은 원래 길이 대비 변화량의 비율로 재료의 변형 정도를 표현합니다. 이 두 개념의 관계를 이해하는 것은 구조 설계와 안전성 평가에 필수적입니다. 응력-변형률 곡선을 통해 재료의 탄성 거동, 소성 거동, 파괴 특성을 한눈에 파악할 수 있어 공학 설계에서 매우 실용적입니다.
3. 영률(Young's Modulus)과 재료 특성

영률은 재료의 강성을 나타내는 가장 중요한 탄성 상수로, 응력과 변형률의 선형 관계를 정의합니다. 높은 영률을 가진 재료는 같은 하중에서 변형이 적어 구조적 안정성이 우수합니다. 영률은 재료의 원자 구조와 결정 구조에 의존하므로 재료 선택의 중요한 기준이 됩니다. 금속, 세라믹, 고분자 등 재료 종류에 따라 영률이 크게 다르므로 용도에 맞는 재료 선택이 가능합니다. 온도, 변형률 속도 등 환경 조건에 따라 변할 수 있으므로 실제 사용 환경을 고려한 설계가 필요합니다.
4. 반브릿지(Half-Bridge)와 풀브릿지(Full-Bridge) 구성

반브릿지와 풀브릿지는 스트레인 게이지 신호 측정에 사용되는 기본적인 회로 구성 방식입니다. 반브릿지는 한 개의 활성 게이지를 사용하여 비용이 저렴하고 간단하지만 온도 보상이 제한적입니다. 풀브릿지는 네 개의 게이지를 모두 활성화하여 측정 감도가 높고 온도 보상이 우수하며 비선형성이 적습니다. 측정 정확도와 환경 조건에 따라 적절한 구성을 선택해야 합니다. 풀브릿지는 고정밀 측정이 필요한 경우 최적이지만 비용과 복잡도가 증가합니다. 실제 응용에서는 측정 요구사항과 경제성을 균형있게 고려하여 선택해야 합니다.