[구조][예비] 스트레인 게이지를 이용한 토크 측정

소개

항공공학 구조 실험중 스트레인 게이지를 이용한 토크 측정의
예비보고서 입니다.

목차

1. 비틀림
2. 스트레인 게이지

본문내용

스트레인 게이지를 이용한 토크 측정

어떤 물체에 외력이 작용한다면 신장, 수축, 굽힘, 비틀림 등의 변형(deformation)이 일어난다. 이 변형은 각부에서 똑같지 않은 것이 일반적이지만, 물체중의 임의의 한 점을 포함한 미소 부분을 생각하면 그곳에서의 변형은 똑같다고 볼 수 있다. 이와 같이 그 물체의 어느 점에서의 변형의 크기를 나타내는 양을 스트레인(strain)이라 한다.
이 변형률을 정확하게 측정할 수 있게 해주는 것이 스트레인 게이지인데, 이 스트레인 게이지를 이용하여 시편의 변형률을 측정함으로 실제 응력값과 이론 응력값을 비교함으로 이론값과 실험값과의 차이의 원인을 이해하며, 이론값들의 활용 범위를 정할 수 있게 된다.

1. 비틀림(Torsion)

<그림 1>과 같이 원형 단면의 한 쪽을 고정시키고 다른 한쪽 끝에서 우력에 의해서 비틀림 모멘트, 즉 비틀림 하중(Torsional or Twisting Load) 또는 토크(Torque)와 같은 하중이 가해지는 경우를 생각해보자. 원봉에서 단면은 중심축에 대해 축대칭이고 축방향의 단면에 비틀림 모멘트를 받는다고 하자. 그 축의 표면에서 측정하여 보면, 비틂각이 작은 동안은 본래 원형이던 단면들은 그대로 원형을 유지하고, 또 단면의 지름 및 단면들 사이의 거리도 변화하지 않음을 알 수 있다. 즉, 다음과 같은 가정을 한다.
① 횡단면은 변형 후에도 평형을 유지한다.
② 횡단면상의 반경은 평형 후에도 직선이 된다.

이때, 이 축의 임의단면 m n 에 인접한 원판형 요소, <그림 2>에 자유물체로서 분리하여 나타낸 것과 같은 한 토막은 다음과 같은 변형상태에 있을 것이다. 즉, 이 원판의 하면은 상면에 대해서 각 만큼 회전한다. 따라서 이 원판의 옆 표면 위의 얇은 직사각형 요소 abcd는 그 두 변이 연직이던 상태로부터 변형을 일으켜서 <그림 2>에 보인 모양으로 된다. 이때 이 직사각형의 각 변의 길이에는 본질적인 변화가 없고, 다만 그 모서리의 각들만이 변화한다. 그러므로 이 직사각형 요소는 순수전단상태에 있고, 그 전단변형도의 크기는 각 cac′로부터 다음과 같이 주어진다.

참고자료

· 없음