비틀림 실험

소개

이번 비틀림 실험은 다양한 조건의 강봉에 비틀림 모멘트를 가했을 때 비틀림각을 측정하여 비틀림 기둥에 영향을 주는 인자를 이해하도록 한다. 실험은 재료의 한 쪽을 고정하고 다른 한 쪽에 비틀림 모멘트를 가하여 비틀림에 대한 저항력을 구하는 실험으로써, 비틀림 모멘트를 가하였을 때 시편의 변위는 비틀림 각으로 나타나고, 비틀림 모멘트, 비틀림각의 관계 곡선에 의해 강성 계수, 상하부 항복점, 비틀림 파단계수, 비틀림 퓨ㅏ단강도 등의 기계적 성질을 구할 수 있다. 비틀림 실험은 공구강과 같은 취성재료의 시험을 위해서 사용되며, 재료의 단조성을 평가하기 위해 고온에서 행하기도 한다. 비틀림 시험은 인장 시험 등의 다른 시험들과는 달리 표준화돟 되어 있지 않으며, 재료규격에서도 이 시험 데이터는 거의 요구되지 않고 있다.

목차

1. 실험 목적
2. 기초 이론
3. 실험 방법

본문내용

1. 실험 목적

이번 비틀림 실험은 다양한 조건의 강봉에 비틀림 모멘트를 가했을 때 비틀림각을 측정하여 비틀림 기둥에 영향을 주는 인자를 이해하도록 한다. 실험은 재료의 한 쪽을 고정하고 다른 한 쪽에 비틀림 모멘트를 가하여 비틀림에 대한 저항력을 구하는 실험으로써, 비틀림 모멘트를 가하였을 때 시편의 변위는 비틀림 각으로 나타나고, 비틀림 모멘트, 비틀림각의 관계 곡선에 의해 강성 계수, 상하부 항복점, 비틀림 파단계수, 비틀림 퓨ㅏ단강도 등의 기계적 성질을 구할 수 있다. 비틀림 실험은 공구강과 같은 취성재료의 시험을 위해서 사용되며, 재료의 단조성을 평가하기 위해 고온에서 행하기도 한다. 비틀림 시험은 인장 시험 등의 다른 시험들과는 달리 표준화돟 되어 있지 않으며, 재료규격에서도 이 시험 데이터는 거의 요구되지 않고 있다.

2. 기초 이론

그림 6.1과 같이 양단에 작용하는 짝힘(couple) T에 의하여 비틀림을 받는 둥근 단면의 봉을 생각하여 보자. 이와 같은 하중 상태를 순수 비틀림(pure torsion)이라 한다. 이 원형봉의 단면이 대칭성을 고려하면 비틀림이 발생하는 동안에 봉의 단면은 원형을 유지하면서 방경은 직선이고, 길이 방향의 축에 대하여 강체(rigid body)회전을 할 것이다. 또, 만약 봉의 총 비틀림 각(total angle of twist)이 작을 경우 봉의 길이 L나 반경 r은 바뀌지 않을 것이다.

비틀림을 받는 동안에 보의 한쪽 단은 다른 쪽 단에 대하여 길이 방향의 축에 대하여 회전을 한다는 것을 알 수 있다. 예를 들어 만약 봉의 왼쪽 단에 대하여 그림 6.1(a)와 같이 각 φ만큼 회전된 경우에 대하여 생각하여 보자. 봉 표면에서 길이 방향의 선nn는 작은 각 만큼 회전하여 nn`가 될 것이다. 이 회전 때문에 dx만큼 떨어진 두 단면 사이의 표면 요소 abcd는 그림 6.1(b)에 나타낸 것과 같이 편능형(rhomboid) ab`d`c로 찌그러진 모양이 되므로 점 b와 d는 각각 b`와 d`로 이동하게 된다.

참고자료

· 없음