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  • 스트레인 게이지 실험 결과 보고서
    스트레인 게이지 실험 결과 보고서
    INDEX1. 실험 제목............. p22. 실험 목적............. p23. 실험 이론............. p34. 실험 장치............. p45. 실험 방법............. p76. 실험 결과............. p97. 실험 이론값....... p138. 결론 및 고찰..... p159. 참고문헌 및 협력자............. p161. 실험 제목스트레인게이지 측정 실험2. 실험 목적전기 저항 스트레인 게이지는 저항체가 변형량에 따라 저항이 변화하는 성질을 이용하여 스트레인을 측정하는 게이지이다. 스트레인 게이지는 교량, 건물, 철근구조 등의 정적구조물의 응력측정 뿐만 아니라 자동차, 비행기, 터빈 등과 같이 동적 물체의 응력 및 진동 측정에도 사용된다. 또한 스트레인 게이지는 응력의 측정, 로드셀, 토크미터 등의 여러 가지 변환기에도 사용되어 용도가 다양하다. 그 측정범위 정적 및 동적 측정까지 포함되고 있으므로 공학에 필요한 각종 측정에는 스트레인 게이지가 광범위 하게 사용되고 있다. 따라서 이 실험을 통해 전기저항 스트레인 게이지의 원리 및 시편에 부착하는 방법, 그 측정법과 실제 응용능력을 기르도록 하는데 목적이 있다. 스트레인 게이지에 의하여 스트레인을 측정하는 기본계측기법을 습득시키고, 스트레인 증폭기에서 얻어진 아날로그신호를 디지털 신호로 바꾸어, PC로 데이터를 처리하는 방법을 연습하기 위한 실험이다. 또 외팔보 형 동력계의 구성 및 보정방법을 이해시키고, 계산한 실험값과 이론값을 비교한다. 그에 따른 결과그래프를 이용하여 외팔보에 걸리는 미지의 하중을 측정하여 데이터 처리하는 기법을 이해시킨다. 그리고 응력-변형률 관계로부터 탄성계수를 구하는 방법을 n _{lat})의 비를 1811년에 이를 규명한 Simeon D. Poisson의 이름을 따서 푸아송 비(Poisson’s ratio)라고 한다. 기호 ν가 푸아송 비를 나타내기 위하여 사용되며 이것은 다음 식과 같이 정의된다.nu =- {varepsilon _{lat}} over {varepsilon _{long}} =- {varepsilon _{t}} over {varepsilon _{a}}(푸아송 비와 측면 및 축방향 변형률 사이의 관계식인 위 식은 인장시험과 같은 1축 응력 상태에서만 유효하다. 재료에 축방향뿐만 아니라 측면방향으로도 응력이 가해지면 측면 변형률과 축방향 변형률은 서로 독립적인 양이 되며 이들의 비는 양이나 음의 값을 가질 수 있으며 심지어 0이 될 수도 있다.)푸아송 비 ν=-varepsilon _{t}/varepsilon _{a}는 1축 응력 상태의 값이다. 횡변형률과 축방향의 변형률은 항상 서로 반대부호를 가지므로 식(4-2)의 음의 부호는 ν가 양의 값을 가지도록 해준다. 탄성계수 E나 전단계수 G와 마찬가지로 푸아송 비도 재료의 성질이다.E=2(1+ν)G따라서 푸아송 비는 비례한도 내의 응력에서는 상수이며 대다수의 금속재료에 대해서는 1/4과 1/3 사이의 값을 가진다. 이 값은 재료가 균질(homogeneous)하고, 등방성(isotropic) 또는 직교등방성(orthotropic)이며, 작용하는 축방향력이 재료 길이의 전 구간에서 일정할 때만 일정하다.5. 응력-변형률봉의 단면적이A _{c}이고, 하중이 축방향으로만 작용한다면, 수직 응력은sigma _{a} =F _{N} /A _{c}로 정의된다. 여기서A _{c}는 단면적이고F _{N}은 면적A _{c}에 수직하게 봉에 작용하는 인장 하중이다.하중의 적용으로 봉의 본래 길이에 대한 길이의 변화비를 축 변형률(axial strain)이라 하며varepsilon _{a} = delta L/L로 정의된다.varepsilon _{a}는 길이 L에 대한 평균 변형률,delta Lo {L} over {A} + TRIANGLE L {rho } over {A} - TRIANGLE A {rho L} over {A ^{2}}{TRIANGLE R} over {R} = {TRIANGLE rho } over {rho } = {TRIANGLE L} over {L} - {TRIANGLE A} over {A} = {TRIANGLE rho } over {rho } + varepsilon +2 upsilon varepsilon 게이지 팩터(Guage Factor)는 단위 변형률에 대한 저항 변화율을 나타낸다.2. 외팔보외팔보는 한쪽이 고정되고 다른 쪽이 자유로운 보이다. 고정된 쪽을 고정단, 자유로운 쪽을 자유단이라고 한다. 그림 1의 외팔보가 단면적에 비해서 길이가 매우 길다고 가정하면 Euler의 이론에 의해서 외력과 변형을 나타낼 수 있다. 이 보가 단면적이 일정하고, 자유단에 외력 W를 받는다고 하면, 식 2.1과 같이 굽힘 모멘트를 받아 이 보는 아랫방향으로 처지게 된다.( sum _{} ^{} M) _{a} =0:M(x)+W(L _{0} -x)=0M(x)=-W(L _{0} -x)고체역학 시간에 배운 내용을 통해 단면적이 일정하고 재료가 동일하다면 이 외팔보의 전단력과 굽힘 모멘트, 변형 사이에는 다음과 같은 관계가 성립한다는 것을 알 수 있다.외팔보의 외력과 전달력의 관계는,{dV(x)} over {dx} =p(x),`V(x)=V _{1} + int _{x _{1}} ^{x} {p( xi )d xi }외팔보와 전단력과 모멘트의 관계는,{dM(x)} over {dx} =V(x),``M(x)=M _{1} + int _{x _{1}} ^{x} {V( xi )d xi }외팔보의 변형과 모멘트의 관계는,{d ^{2} nu (x)} over {dx ^{2}} = {M(x)} over {E(x)I(x)}즉, 모멘트와 변형의 관계는 다음과 같이 쉽게 나타낼 수 있다.EI nu '' =M외팔보의 외력과 처짐 사이의 관계인 보의 스프링상수는 다음과 같이 표현된다.철필이나 연필(5H, 6H)등을 사용하여 위치를 표시한다.3. 표면의 기름이나 그리스(grease)등을 제거하기 위하여 거즈(qauze)와 ethanol, chloroth-ene을 사용하여 닦아낸다. 수분으 포함하는 alcohol 등의 용제(solvent)는 사용할 수 없다. 거즈로 닦아냄에 있어 계속 한 방향으로 밀어내듯이 닦아내야 한다. 좌우 또는 앞뒤로 방향을 바꿔 가면서 닦지 않아야 한다.(2) 스트레인 게이지의 접착1. 사용할 스트레인 게이지의 저항값을 측정하여 이상이 없는지 확인한다.2. 스트레인 게이지를 투명테이프에 부착한다. 이 때 게이지의 접착면이 테이프에 부착되지 않아야 한다.3. 이물질이 제거된 접착면에 테이프를 사용하여 스트레인 게이지를 부착한다. 이 때 표시된 접착위치에 정확히 정치시키도록 한다.4. 테이프의 좌, 우 중 한쪽을 선택하여 들어올린다. 이 때 스트레인 게이지의 접착면이 떨어질 만큼만 테이프를 떼어낸다. 테이프와 부착면 사이의 각도를 30도 이하로 유지시켜 스트레인 게이지가 손상되지 않도록 주의한다.5. 스트레인 게이지 접착위치에 접착제를 도포한다. 이때 너무 많은 양이 도포되지 않도록 주의한다.6. 테이프를 다시 원래 위치로 부착시켜 스트레인 게이지를 표시된 위치에 정치시킨다. 정치시킨 후에는 엄지손가락으로 일정 시간(1분가량) 압력을 가하여 접착에 필요한 양 이외의 접착제가 밀려 나오도록 한다.7. 접착제가 완정 경화될 때까지 안정시키도록 한다. 경화에 필요한 시간은 사용 접착제의 사용 설명서를 참조한다.(3) 스트레인 게이지 접착 후 처리1. 조심스럽게 스트레인 게이지 위의 투명테이프에 떼어낸다. 이때 게이지가 함께 떨어져 나오지 않는다면, 1차적인 접착에 성공한 것이다.2. 테스터기를 사용하여 스트레인 게이지의 저항값에 이상이 없는지 확인한다. 이때 스트레인 게이지와 측정 대상간의 전기 절연에 이상이 없는가도 함께 확인한다.5.2 간이 하중계 측정①실험재료의 전제 조건을 확인한다.(재료 SM45C)②보의 정 중앙에 스 이용하여 엑셀을 이용한 최적함수 : y = 5.0186x - 8.5502최적함수를 통한 미지의 x 값 = 518.96g (오차 약 2%)x: 변형률 y: 질량6.2 간이 변위계 결과값mm변형률mm8-407.5180.573516.5551.567325.5922.5510834.51293.5415243.51734.5(x축 : 변위 y축 : 변형률)데이터 값을 이용한 엑셀 최적함수y=38.533x-3.66.3 푸아송비 결과값200g의 측정값밸런스값축방향측정값축방향변형률(με)횡방향측정값횡방향변형률 (-με)12625-6-712625-6-712625-6-712625-6-712524-6-712625-6-712625-6-712625-6-712625-6-712625-6-7500g의 측정값밸런스값축방향측정값충방향변형률 (με)횡방향측정값횡방향변형률 (-με)16160-15-1616362-16-1716362-16-1716261-15-1616362-16-1716261-16-1716362-16-1716261-16-1716362-16-1716362-16-17200g 500g의 45도 변형률 측정값 (왼쪽이 200g)밸런스값측정값변형율(με)밸런스값측정값변형율(με)*************2*************5***************************************4*************97. 실험 이론값하지만 여기서는 E = 205GPa로 정한다.7.0 물성치I= {b TIMES h ^{3}} over {12} `(h=3mm,`b=25mm)` THEREFORE I=56.25 TIMES 10 ^{-12} m ^{4}7.1 간이 하중계 이론 값1) 선형임을 이용하여 계산 X계산X= {500-200} over {101.3333-41.55556} TIMES 105.1111=527.5096g`2)식을 이용하여 X계산sigma _{x} = {M _{r} y} over {I} =E epsilon _{x} , phantom{} phantom{} ``#M _{r} =Pl pha포아송비
    공학/기술| 2020.06.10| 16페이지| 3,000원| 조회(483)
    태그 기계실험, 고체역학, 스트레인 게이지, 스트레인 게이지 실험 보고서
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