[기계공학실험]광탄성 실험

소개

"[기계공학실험]광탄성 실험"에 대한 내용입니다.

목차

1. 실험 목적

2. 실험 이론 및 원리
가. 실험 배경
나. 광탄성
다. 광탄성의 원리
라. 응력 계산
마. 훅스의 법칙

3. 실험 방법
가. 실험 과정

4. 실험 결과
가. 각 하중에 대한 순수 굽힘모멘트 및 응력 이론 값
나. 광탄성 프린지를 해석한 변형률 및 응력 실험 값
다. 탄성계수 계산 및 비교

5. 토의 사항
가. 실험 고찰

본문내용

1. 실험 목적
가. 물체에 힘을 가하면 그 물체에 변형이 일어나고 상응하는 응력이 발생된다. 하중에 의하여 물체가 변형될 때 변형상태를 알기 위해서는 변형률의 크기와 방향을 측정할 필요가 있다. 본 실험에서는 광탄성 효과를 응용하여 변형률과 응력의 분포를 측정한다.

2. 실험 이론 및 원리
가. 실험 배경
오늘날 여러 가지 재료의 응력 상태를 탄성학에 의해서 해석적으로 해결하고 있으나 복잡한 형상을 가진 부재의 해석은 수학적인 방법에 의해서 풀 수 없으므로 광탄성 같은 실험적인 방법으로 많은 문제를 해결하고 있다. 광탄성이란 고체가 하중을 받을 때, 물체 내부에는 응력이 생기게 되는데, 이러한 응력은 각각의 분자들이 상대적 위치의 변화에 관계된다. 투과성이 있는 물체의 경우에는 분자의 배열의 변화가 광학적 성질의 변화를 가져 온다. 즉 이중 굴절이 생기게 되는데 이러한 현상을 광탄성이라고 한다. 광탄성 시험 장비로는 대표적으로는 투과형 광탄성 장비와 반사형 광탄성 장비가 있다. 투과형 광탄성 장비는 주로 모델 시험편으로 이용하여 응력을 해석하는 것이고 반사형 광탄성 장비는 실제 구조물을 이용하여 응력을 해석하는 장비이다.

나. 광탄성
고체가 하중을 받을 때, 물체 내부에는 응력이 생기게 되는데, 이러한 응력은 각각의 분자들이 상대적 위치의 변화에 관계된다. 투과성이 있는 물체의 경우에는 분자의 배열의 변화가 광학적 성질의 변화를 가져 온다. 즉 이중 굴절이 생기게 되는데 이러한 현상을 광탄성이라고 한다.
1) 투과형 광탄성 장비
투과형 광탄성 장비(광원 → 편광기 → 1/4 파장판 → 시편 → 1/4 파장판 → 검광기 → 관찰자)는 우리가 실험한 장비로 서 주로 물체의 모델의 시험편으로 실험한 장치로 광원(실험 당시 현광등)과 관찰자가 서로 마주본다. 광원에서 나온 빛이 편광기에 들어가서 평광기가 빛을 편광시켜서 특정한 진동방향으로 빛을 만든다.

참고자료

· 기계공학실험, 한국과학기술원 기계공학과 편저, p.107～118, 광탄성 정의, 이론, 원리
· 재료 시험 및 검사, 공학박사 백승호 저, p.216～218, 광탄성 정의, 이론, 원리