[실험과목 올A+인증] 기계공학실험1 - 기둥의 좌굴거동(Buckling) 측정

소개

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목차

1. 서론
1.1 실험목적
1.2 실험종류
1.3 실험이론

2. 본론
2.1 실험장비
2.2 실험방법
2.3 실험 시 유의사항

3. 결론
3.1 지지방법에 따른 압축력 비교 분석
3.2 이론값과 실험값 비교 몇 평가
3.3 본 실험에서 좌굴이 Y 또는 Y방향으로 발생하게 된 근거

4. 고찰 및 참고문헌
4.1 고찰
4.2 참고문헌

본문내용

1. 실험목적

압축 부재는 많은 구조물에서 쉽게 찾아볼 수 있다. 지붕 트러스와 같이 뼈대로 구성될 수도 있고, 단순히 서 있는 구조물일 수 도 있다. 일반적으로 극한 인장 응력이 초과에 따라 파괴되는 인장부재와는 다르게 압축부재의 파괴형태는 두 가지의 경우가 있다.

첫 번째 경우는 직접 응력에 의해 파괴되는 경우이고, 두 번째 경우는 ‘좌굴’이라고 하는 파괴가 탄성모드로 발생되는 경우이다. 일반적으로 재료가 파괴되어 파단되는 경향을 가진 굵고 짧은 압축부재는 단주라고 하고, 좌굴로 인해 파단 되는 경향을 가진 가늘고 긴 압축 부재는 장주라 한다. 만약 기둥에 좌굴이 발생되면 더 이상 하중을 전달하지 못하게 되어, 기둥의 강성이 0이 되고 구조적 부재로서의 역할을 못하게 된다. 본 실험에서는 Euler-Buckling Equation를 이용하여 좌굴 하중을 예상하고, 실험을 통해 기둥에 하중을 재하 시킴으로써 기둥의 길이 및 지지형태가 좌굴에 얼마나 영향을 미치는 지에 대해 알아보고자 한다. 또한 그때 발생하는 압축력을 비교하고 이론값을 통해 경향성을 비교 분석한다.

2. 실험결과의 개요

본 실험은 좌굴 현상을 유도하였을 때 시편의 길이와 지지방법에 따른 압축력을 비교하는 실험이었다. 지지방법으로는 핀-핀, 고정-핀, 고정-고정으로 총 세가지 방법을 사용하였다. 시편은 서로 다른 3개의 시편을 사용하였고 이처럼 서로 다른 길이와 지지방법으로 실험을 진행한 이유는 다음과 같다.
실험을 진행하는 동안 이론값에 따른 압축력의 경향성을 파악함에 있었다. 이로인해 실험을 진행하는 중간중간 실험이 어느정도 잘 이루어지고 있는지 예측할 수 있었다. 예를 들어 핀-핀 지지와 고정-고정 지지대를 통해 같은 길이의 시편에 압축력을 가했다면 은 4배 차이가 난다. 또한 압축력과 장주의 일반적인 관계식을 통해서 상수 를 계산하였고 이를 핀-핀 지지를 기준으로 비율을 계산하였다.

참고자료

· 기계공학실험1 교안 – 기둥의 좌굴 거동 측정
· 고체역학 2 Edition / Timothy A. Philpor저자/ 최덕기 번역 / Young 출판사 / p708~733
· 공업재료가공학 / Serope Kalpakjian, Steven R. Schmid / PERSON출판사 / p64~70
· https://www.ecourses.ou.edu/cgi-bin/ebook.cgi?doc=&topic=me&chap_sec=09.1&page=theory
· https://courses.cit.cornell.edu/arch264/calculators/example7.1/index.html