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스트레인게이지를 이용한 인장실험

7 조 조원 : 신영섭 , 최정식 스트레인 게이지를 활용한 인장실험 목 차 시험의 목적과 내용 인장시험 과정 인장시험 곡선 포와송 비 구하기 단면적 수축율과 실험결과 비교 / 오차가 생기는이유 네킹 (Necking) 현상 파손된 단면 관찰 실험시 유의 사항 그외 실험 관련 조사 ( 스트레인게이지 . 휘스톤브릿지 ) 시험의 목적과 내용 목적 시편에 인장하중을 가하여 변형되는 과정을 분석한다 . 응력 변화에 따른 변형율을 통해 응력 변형율 곡선을 구한다 구한 곡선으로 부터 재료의 기계적 성질을 나타내는 인장강도 , 파괴강도 , 항복강도 , 탄성한도 , 탄성계수 등 여러 물성치를 구할수있다 . 내용 - 금속에 힘을 가하여 당겼을 경우 응력과 변형간의 관계에 포함되는 금속의 성질 ( 탄성한도 , 항복강도 , 인장강도 , 파괴강도 등이 기계적 성질에 속한다 .) II. 인장시험 과정 게이지 부착 과정 1) 표면에 사포 처리 2)Degreaser 이용 표면이물질제거 3) 화학적처리 ( 산성 , 염기성 ) 4) 테이프에 게이지 접착 5) 접착제를 이용해 게이지 부착 6) 접착제를 이용해 터미널 부착 7) 코팅제를 이용해 게이지를 코팅 8) 납땜작업 II. 인장시험 과정 인장실헝과정 인장 실험기 1) 척에 재료를 물림 2) 신호선을 연결 3) 인장이 가해짐 4) Date 값 측정 III. 인장시험 곡선 변위 (m) 인장강도 인장 강도 하중 파괴 강도 하중 파괴한도 시험편이 파단 될 때의 최대하중값의 시험전의 시험편 단면적으로 나눈값 하중인장곡선 시험편이 파단될 떄의 하중울파단면에 면적으로 나눈 값 637 ( Mpa ) 471 ( Mpa ) 3-1 인장실험 곡선 3-1 인장실험 곡선 응 력 ( mpa ) 변형률 탄성한도 탄성한도 항복강도 탄성변형이 일어나는 임계응력 외부의 힘에 의해 변형된 물체가 그 힘을 없애면 본래의 형태로 돌아가려는 힘의 범위 임계응력 : 물체가 파괴되지 않고 견딜 수 있는 최대의 힘 파괴강 도 인장강도 IV. 포 와송비 구하기 지점 번호 늘어난 길이 길이 방향 변형률 (mm) 줄어든 두께 두께방향 변형율 (mm) 포와송 비 (v) 1 10.75 0.057 13.84 0.0114 0.2 2 11.28 0.128 13.63 0.0264 0.206 3 14.31 0.431 10.42 0.256 0.594 4 13.58 0.358 13.10 0.0643 0.180 0.57−10 10 =0.057 길이방향 변 형율 14−0.16 14 =0.0114 두께방향 변형율 0.0114 0.057 =0.2 V. 단면적 수축율과 실험결과 비교 / 오차가 생기는이유 단면적 수축율 실제 계산과 비교 인장실험에서 시험편의 처음 단면적을 A0 , 파손후의 단면적을 A1 차를 처음 단면적으로 나눈값 A1 단면적 수축율 실 제 이 론 실제와 비교 하였을 때 오차가 생긴다 5-1 오차가 생기는 이유 이번 실험에서 오차로는 다음을 고려해 볼수 있다 . 버니어 캘 리퍼스 값이 절대적 값인지 알 수 없다 . 재료가 인장을 받을 때 비틀림이나 슬립현상으로 오차가 발생한다 . 재료에 여러 불순물이 있을 수 있다 치수를 측정시 사람의 눈과 손에서 오차가 발생할수 있다 VI. 네킹 (Necking) 현상 네킹 ( Necking ) 현상 (1) 연성 을 가진 금속이나 재료 등을 축 방향으로 늘여 소성 변형을 시키면 변형하는 부분과 변형하지 않는 부분으로 나뉘고 그 경계에 잘록함이 생기는 경우 (2) 재료를 잡아당기면 파괴되기 직전에 심하게 국부 수축을 일으키는 것을 네킹 ( NecKing ) 이라고 한다 . STRAIN TRESS 1. 극한강도 2. 항복강도 3. 파괴강 도 4. 변형 경화 경도 5. 네킹 현상 ( 네킹현상 ) VII. 파손된 단면 관찰 45° τ ( Mpa ) σ ( Mpa ) 637 0 319 319 -319 τ (max) : 최대 전단응력 τ (min) : 최소 전단응력 σ ⅰ : 최대 주응력 σ ⅱ : 최소 주응력 2 θ VIII. 실험시 유의사항 실험시 유의사항 시험중에는 시편 축방향의 하중만 가한다 . 하중을 가하는 속도는 일정해야한다 .( 응력증가율 , 변형증가율 , 경과시간 ) 시험의 목적에 따라 응력에 대해 하중의 변화 속도를 달리 해야한다 . 시편은 수직이 되게 설치하여 단단히 고정시킨다 . IX. 그외 실험 관련 조사 스트레인 게이지 물체가 외력으로 변형될 때 등에 변형을 측정하는 측정기를 말하며 , 물체에 부착시켜 측정한다 . 합금선은 인장방향의 변형을 받으면 길이가 증가하여 단면적이 감소되어 전기저항이 증가하며 , 그 증가분을 측정한다 . 저항측정은 원리적으로는 전기저항 측정기 (Wheatstone Bridge) 를 사용한다 9-1 휘스톤 브릿지 휘스톤 브릿지란 ! 저항의 변화를 이용해서 전압 차이를 이용함으로써 응력 , 온도 , 압력과 같은 물리량측정을 위해 사용한다 작동원리 범류계의 값을 0 으로 유지시키면서 미지저항 R3 를 알기위해 가변저항 R4 를 측정한다 스트레인 앰 프 고정저항 : R 1 , R 2 미지저항 : R 3 가변저항 : R 4

공학/기술| 2014.06.17| 16페이지| 1,000원| 조회(453)

인장실험, 스트레인 게이지, 네킹(Necking) 현상

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로드셀

로드셀 실험 7 조 조원 : 신영섭 , 최정식목차 실험목적 및 내용 로드셀의 종류 및 활용 사례 로드셀 제작 과정 휘스톤 브릿지 로드셀 외에 다른 하중 센서의 종류와 원리 입력에 대한 출력곡선 진직선 실험 관련 조사1. 실험목적 및 내용 로드셀이란 ? - 특정한 방향으로 힘이 작용할 때 전압신호를 발생하는 변환기 목 적 스트레인 게이지를 사용하여 로드셀을 제작하고 , 휘스톤 브릿지의 원리를 이용하여 로드셀의 감도 , 하한계 , 분해능 등의 성능과 직선성을 평가한다 로드셀의 작동 원리 하중 전기신호 검출 디지털 신호 검출2. 로드셀의 종류 및 활용 사례 기둥형 (Column Type) : 위에서 아래로 하중을 가하는 방식으로 2 개의 스트레인 게이지를 종 , 횡으로 부착하여 측정한다 . 대용량의 로드셀제작에 용이하다는 장점이 있으나 , 정밀도가 낮으며 , 비스듬하게 가해지는 하중에 대해서는 오차가 크기 때문에 사용에 주의를 해야 한다 . 환상형 (Ring Type) : 둥근 원형의 내면에 4 개의 스트레인 게이지를 부착한 형태 . 원통형보다 정밀도가 높으나 대용량의 제작이 어렵다는 단점이 있다 . 휨형 (Bending Type) : 사각 막대를 한쪽이나 양쪽을 지지하여 휘어지는 변화량을 측정하는 방식 . 부착하기가 용이하다 . 정밀도가 높은 장점이 있는 반면 대용량의 제작이 어렵고 구조상 밀봉하기 어려워 사용 환경의 제약을 받는 단점이 있다 . 전단형 (Shear type) : 스트레인 게이지를 45 도 방향으로 부착하여 전단응력을 측정하여 측정하는 방식 . 횡 방향 하중측정이 좋고 내력이 강한 반면 , 가공이 어렵다는 단점이 있다 .2-1. 로드셀의 종류 및 활용 사례 1) 전자저울 2) 매달림 저울 3 ) 계근대3. 로드셀 제작 과정 1) 표면에 사포처리 2) 화학적 표면처리 3) 게이지와 터미널 부착3-1. 로드셀 제작 과정 5) 실험 4) 전선과 게이지 납땜4. 휘스톤 브릿지 스트레인 앰프 휘스톤 브릿지란 - 저항의 변화를 이용해서 전압 차이를 이용함으로써 응력 , 온도 , 압력과 같은 물리량측정을 위해 사용한다 작동 원리 - 범류계의 값을 0 으로 유지시키면서 미지저항 를 알기위해 가변저항 를 측정한다 평형이 되었을 때 , R 1 과 R 2 에 걸리는 전압은 같고 ( V 1 = V 2 ), 브리지가 R 3 과 R 4 에 걸리는 전압은 같고 ( V 3 = V 4 ) I 1 = I 3 , I 2 = I 4 이므로 이다 . 휘스톤 브릿지 계산법5. 로드셀 외에 다른 하중센서의 종류와 원리 가정용 저울 1. 바늘이 눈금 0 을 가리키는지 확인한 후 접시 위에 물체를 올려놓고 바늘이 움직이지 않을 때까지 기다렸다가 바늘이 가리키는 눈금을 읽어 물체의 무게를 잼 2. 저울 속에는 늘어났다 원래의 길이로 돌아오는 용수철이 들어 있다 3. 용수철이 늘어났을 때 톱니바퀴가 돌아가면서 바늘을 돌리게 됨 용수철저울의 원리 용수철의 윗부분을 고정하고 아랫부분의 고리에 물체를 매달면 물체를 지구의 중심 방향으로 끌어당기는 힘에 의해 용수철이 늘어난다 . 체중계 1. 바늘이 눈금 0 을 가리키는지 확인한 후 체중계 위로 올라간 다음 바늘이 흔들리지 않을 때까지 기다렸다가 바늘이 가리키는 숫자를 읽음 2. 체중계 안에는 늘어났다가 원래의 길이로 돌아오는 용수철이 들어 있음 3. 용수철이 늘어났을 때 톱니바퀴가 돌아가면서 바늘을 돌리게 됨6 . 입력에 대한 출력곡선 Kgf (X 축 ) mv (y 축 ) 1.25 0.001 2.54 0.008 3.97 0.011 7 0.022 7.76 0.023 9.66 0.032 13.96 0.053 감도 : 입력에 대한 출력의 비 하한계 : 출력의 변화가 검출되는 최소의 입력 값 분해능 : 출력 변화를 줄 수 있는 최소 입력 량 k gf (X 축 ) mV(y 축 ) 하한계 (0.76kgf) 분해능 (0.012%) 감도 ( 0.00393mV/ kgf )7 . 직선성 (O 점 기준치 선도 ) 최소치의 점 O 를 기점으로 편차가 최소가 되도록 직선을 그어 그 직선과 측정치와 최대 편차를 이용하여 나타내는 방법 구하는식 식7-1 직선성 ( 최소자승법 ) 참값과 측정치의 차이 즉 , 오차의 제곱의 합 이 최소가 되도록 하여 근사값을 구하는 방법 식 구하는 식8. 실험 관련조사 안전 특징 : - 무게 하중 초과 보호 장치 - 드는 고도 한계 장치 - 단계 순서 보호 기능 - 비상 정지 기능 이점 - 호이스트의 축 차원은 조밀 , 벽을 닫고 어느 정도 고도에서 높이 드는 것은 쉽다 . - 가벼운 각자 무게 , 가벼운 바퀴 압력 . 그것은 대들보의 압력을 , 올립니다 대들보의 안전 계수를 감소 호이스트8. 실험 관련조사 중환자실용 침대저울 거동이 불편한 중환자의 체중 측정 들것에 환자를 눕힌후 전동실린더로 들어올려 체중측정 병원용 리프트감사합니다 !{nameOfApplication=Show}

공학/기술| 2014.06.17| 15페이지| 1,000원| 조회(813)

로드셀, 휘스톤 브릿지, 진직선, 로드셀의 종류, 로드셀 제작 과정

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