[공학]스트레인 게이지 변형률 및 고유진동수 측정

소개

재료역학 연구에서 이론적인 해석과 실험적 측정은 모두 중요하다. 이에 응력측정과 응력해석의 수단으로 가장 널리 사용되는 스트레인게이지의 원리와 이용방법을 이해하고 스트레인게이지를 이용하여 변형률(strain)과 응력(stress)을 측정한다.

목차

1. 실험목적
2. 이론적 배경
① 응력
② 후크의 법칙(Young`s Modulus)
③ 포아송비(Poisson` Ratio)
④ 스트레인 게이지(Strain gage)의 원리
⑤ 휘스톤 브리지(Wheatstone Bridge) 회로
⑥ Voltage값을 strain값으로 변환하는 비례식
⑦ 외팔보에 대한 응력, 변형률 구하는 계산식 유도
3. 실험 장치 및 방법
① 눈금표시
② 표면처리
③ 위치선정
④ 게이지 접착
⑤ 게이지 결선
⑥ 실험
4. 결과 및 고찰
①결과
② 고찰(오차발생 원인)
5. 결론

본문내용

1. 실험 제목
strain gage 변형률 측정

2. 실험 목적
strain gage 와 Wheastone Bridge회로를 이용하여 변형률을 측정하여 본다.

3. 기본 이론
① 스트레인 게이지의 원리
금속저항체는 크나 작으나 전류를 흘리지 않으려는 성질이 있다. 즉, 전기저항이 있고, 그 값을 전기저항(Ω)으로 나타낸다. 그 값은, 금속의 종류에 따라 다른데, 같은 재질(합금도 포함)이면, 일반적으로 가늘고 긴 것일수록 저항치가 크다.
이것은, 예를 들어 수도파이프를 생각해 보면, 굵은 파이프가 단위시간에 흘리는 물의 양이 크고, 즉 저항이 작다는 것을 말할 수 있다. 또, 가는 파이프가 흘리는 물의 양이 적고, 즉 저항이 크다는 것과 같다.
금속 저항체는 외력을 가해서 신축시키면, 저항치도 그것에 따라 어느 범위내에서 증감한다. 즉, 변형을 측정하려고 하는 물체에 금속을 밀착시켜 놓으면, 그리고 저항체가 가늘고 얇아서 완전히 접착되어 있으면, 외력에 의한 신축에 의한 신축에 비례해서 저항치가 변화한다. 스트레인게이지는 이 저항치의 변화에서 변형을 측정하는 센서이다.

▷ strain Gauge는 베이스라 불리는 플라스틱이나 종이 위에 매우 가느다란 금속 전선을 앞, 뒤 반복적으로 배치해 놓은 저항체이다. 일반적으로 전선은 구리와 니켈의 합금을 사용하여 직경은 약 25㎛정도이다. 이 전선은 grid와 같이 지그재그로 감겨저 있고 하중이 작용하면 전선의 길이가 늘어나는 효과를 가져온다. 납땜 부위는 게이지의 끝에 부착되어져 있다. 스트레인게이지는 매우 작게 만들어 질 수 있다. 때로는 0.4mm정도로 작게 만들어 지기도 한다. 이런 게이지는 강한 금속에 부착되어 지며, 일반적으로 하중을 감지하는 로드셀이라는 것을 만든다.

▷ Strain Gauge의 원리는 저항을 응용한 것이다. 저항 소자는 길이 변화율(변형율)과 저항의 변화율이 비례하는 특성을 갖는데 스트레인 게이지는 바로 이 특성을 응용한 것이다. 그리고 이 변형율과 저항 변화율의 비를 Gauge Factor라고 하며 스트레인 게이지 제작사에서 제공되는 값을 사용한다.

참고자료

· 없음