항공대학교 기초공학실험 원통형음료캔의 스트레인 측정실험 레포트 A+ (100점)

목차

I. 서론
1. 실험 개요 및 목적

II. 본론
1. 실험 이론
2. 실험 기구
3. 실험 과정
4. 재료 추정과 물성치 획득 과정
5. 안전계수와 안전여유가 사용된 사례

III. 결론
1. 실험 데이터 분석
2. 변형률 비와 응력 비의 이론값과 실험값 비교
3. 스트레인 게이지의 상대각 theta에 대한 고찰
4. 스트레인 게이지 부착 위치에 대한 고찰
5. 안전계수, 안전여유 계산 & 실험데이터와 캔 설계의 타당성 검증
6. 오차 분석
7. 실험 고찰

본문내용

이번 실험을 통해 얻은 데이터를 바탕으로 안전여유와 안전계수를 계산하고 이를 통해 실험데이터의 타당성과 캔 설계의 타당성을 검증해보고자 한다. 이번 실험에서 우리가 추정한 음료 캔의 몸통 부분 재료는 AL 3104-H19 이고 이 재료의 항복응력은 sigma_yield = 260MPa 이다. 캔을 적절히 설계했는지를 판단하기 위해서는 안전여유값을 구해야 한다. 안전여유값을 구하려면 안전계수값이 필요하고, 안전계수값을 구하기 위해서는 허용응력인 sigma_allowable 을 정해야 한다. 캔은 개봉하기 전, 내압에 의해 압력을 받고, 떨어뜨리거나 찌그러뜨릴 때 추가적인 압력을 받는다. 캔을 떨어뜨릴 때 추가적으로 발생하는 응력을 포함한 캔이 받는 응력이, 캔을 개봉하기 전 평소상태에서 받는 응력보다 확실히 크지만, 이는 자주 발생하는 상황도 아닐뿐더러 파손의 결과가 고작 캔의 소규모 손상이기 때문에 크게 고려하지 않았다. 하지만 음료 캔을 개봉하기 전 캔이 받는 응력은 제작된 캔이 필수적으로 견뎌내야 할 응력이기 때문에 우리는 이번 실험 데이터인 ‘캔을 개봉하기 전에 받는 축방향, 원주방향 응력’을 허용응력으로 설정하기로 했다. 이렇게 설정한 캔의 허용응력은

sigma_{allowable,1} = sigma_y = 69.83115 MPa
sigma_{allowable,1} = sigma_x = 32.80648 MPa

캔을 개봉하기 전 캔의 내압에 의해 원주방향으로 받는 응력은 32.80648MPa로 비교적 작은 수치이지만, 축방향으로 받는 응력은 69.831115MPa로 비교적 높은 수치였다. 안전계수와 안전여유값의 의미를 생각해 보았을 때, 두 방향의 평균응력을 허용해야 하는 것이 아니라 두 방향 모두의 응력값을 허용해야 하기 때문에, 응력의 평균값에 대한 안전계수, 안전여유를 계산하는 것이 아닌 각각의 응력에 대한 안전계수값과 안전여유값을 계산하는 것이 설계의 타당성 검증에 더 적합할 것이라고 의견이 모아졌다.

참고자료

· 없음