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층류와 난류

유체란, 기체와 액체를 통틀어 이르는말로써 동체(動體)또는 유동체(流動體)라고 하는데, 그 흐름에는 층류와 난류가 있고, 그 중간의 애매한 단계로써 전이영역, 또는 천이구역이 있다. 밑에서도 세부적으로 설명하겠지만, 간략하게 정리하자면. 층류는 유체의 입자가 매끄럽고 규칙적으로 흘러가며 다른 층에 있는 유체입자와 거의 섞이지 않는 정상적인 흐름이며, 난류는 유체의 입자가 불규칙하고 고르지 않은 운동으로 전체적인 평균흐름의 운동과 그 부분의 평균흐름사이에 물질의 교환과 이동이 나타나는 흐름이다.- 난류 [亂流, turbulent flow]- 난류 운동의 시각화 -유체 동역학(fluid dynamics)에서 난류(turbulent flow)는 유체 유동 중에서 무질서하고 비정상성을 가지는 경우를 일컫는 말이다. 난류 유동의 시각화난류 유동에서는 모멘텀 확산(diffusion)이 낮고, 모멘텀 대류(convection)가 높으며, 압력 및 속도가 시간 및 공간에 따라 빠르게 변화한다. 난류가 아닌 유동은 층류(laminar flow)라고 한다. 생활에서 알기 쉬운 예로, 수도꼭지에서 흐르는 물을 예로 들 수 있다. 수돗물은 유량이 적을 때는 똑바로 떨어지지만, 많이 틀면 갑자기 흐트러지면서 나온다. 이 때 전자가 층류, 후자가 난류이다. 생활에서 볼 수 있는 공기나 물의 유동은 거의 모두가 난류일 뿐만 아니라, 난류에서는 열이나 물질의 확산 효과가 매우 강하기 때문에 공학적으로도 매우 중요하다. 층류와 난류는 레이놀즈 수(Reynolds number)에 의해서 대체로 구별할 수 있으며, 레이놀즈 수의 값이 크면 난류이다. 예를 들어 파이프 내의 유동에서는 그 기준을 레이놀즈 수 약 2,300 정도로 삼는다. 그러나 이는 대략적인 값이기 때문에, 예를 들어 레이놀즈 수 약 2,100 이하이면 층류, 4,000 이상이면 난류이고, 그 사이 값에서는 천이 유동(transition flow)으로 간주하기도 한다. 파이프라인을 설계할 경우, 난류는 층류에 비해 펌프(혹은 팬)의 에너지를 더 많이 소비한다. 반면 열교환기(heat exchanger)나 반응로(reaction vessel)를 설계할 경우에는, 난류가 열전달(heat transfer)이나 혼합을 크게 증대시킨다. 잠수함 주위의 물의 유동에서 나타난 층류와 난류난류의 정확한 정의는 현재로서도 없으며, 수학적으로는 점성 유동에 대한 지배 방정식인 나비에-스토크스 방정식(Navier-Stokes equation)의 비정상해의 집합이라 할 수 있다. 나비에-스토크스 방정식은 그 특수해 중 일부가 구해지기는 했으나 그마저도 큰 레이놀즈 수에서는 해가 불안정하기 때문에, 난류를 해석적인 방법으로 다룰 수는 없다. 현재는 난류 문제를 푸는 방법으로, 적절한 난류 모델을 도입하여 문제를 단순화한 후 수치 시뮬레이션을 수행하는 방법이 사용되고 있으며, 이것은 전산유체역학의 중요한 세부 분야 중 하나이다. 난류 수치 시뮬레이션은, 기상 예보나 자동차 등의 공력(aerodynamic) 설계로부터 노트북 PC의 냉각까지 공학적으로는 매우 폭넓게 이용되고 있다. 난류 수치 시뮬레이션을 위해서는 엄청난 계산기 성능이 요구되기 때문에, 슈퍼 컴퓨터의 중요한 용도 중 하나이다.- 난류의 예골프공 주위의 유동 : 만일 골프공에 홈이 없이 매끈했다면 골프공 주위의 유동은 층류이었을 것이다. 골프공에 홈이 있음으로써 골프공 주위의 유동이 난류로 빨리 천이하게 된다. 이렇게 되면 표면 저항(skin friction)은 증가하지만 형상 항력(form drag)이 감소하고, 결과적으로 전체 항력도 감소한다.- 층류 [層流, laminar flow]-관내를 흐르는 층류 유동의 속도 분포-- 날개 주위의 유동 -층류(laminar flow)란 유체가 평행한 층을 이루어 흐르며, 이 층 사이가 붕괴되지 않음을 의미한다. 유체 동역학(fluid dynamics)에서는, 유체가 모멘텀 확산(diffusion)이 높고, 모멘텀 대류(convection)가 낮으며, 압력 및 속도가 시간에 무관한 유동을 층류라고 한다. 이 용어는 난류(turbulent flow)와 반대되는 용어이다. 어떤 유동이 층류인지 난류인지를 기술하는 데에 중요한 인자가 되는 것이 무차원 수(dimensionless number)인 레이놀즈 수(Reynolds number)이다. 내부 유동(internal flow)에서는 레이놀즈 수가 약 2,300 보다 작은 유동은 층류로 생각한다. 레이놀즈 수가 1보다 훨씬 작은 경우는 스토크스 유동(Stokes flow)이 된다. 이는 층류의 극단적인 경우로서, 유동에서 관성에 의한 힘(inertial force)보다 점성에 의한 힘(viscous force)의 효과가 훨씬 큰 경우이다. 날개 주위의 유동예를 들어, 항공기의 날개 주위를 흐르는 공기 유동을 생각해 보자 날개의 표면에는 경계층(boundary layer)이라고 부르는 아주 얇은 공기의 층이 형성된다. 공기는 점성이 있기 때문에, 이 경계층은 날개에 부착되어 있게 된다. 날개가 공기 중에서 앞으로 전진할 때, 경계층은 최초에는 날개의 유선(stream line) 형상을 따라 흐르게 된다. 바로 이러한 유동을 층류라고 하며, 이러한 경우의 경계층을 층류 경계층(laminar layer)이라고 한다. 일상에서 층류와 난류를 목격할 수 있는 예는 바람이 전혀 없는 조건에서 공중으로 올라가는 담배 연기의 예이다. 이런 조건에서 담배 연기는 처음 어느 정도의 높이까지는 수직으로, 흐트러짐이 전혀 없이 올라가다가(층류) 어느 순간 그 흐름이 흐트러지게 된다(난류).- 전이영역층류와 난류의 중간에 애매한 흐름상태를 전이 영역흐름 상태라고도 한다. 층류의 파괴로부터 전역이 난류로 성장되는 기간의 유동을 전이유동이라 하며, 층류와 난류의 전환이 일어난다. 즉, 전이(=천이)유동이 일어나는 영역.경계층[境界層 boundary-layer]물체가 물,공기등에 흐르는 유체 속에 놓였을 때에, 이 물체의 표면에서부터 유속이 연속적으로 변하여 일정한 유속으로 되기까지의 얇은 유체층, 또는 정지 상태인 유체 속에서 물체가 움직일 때에 이 물체에 끌려서 유동하는 물체 표면 근처의 얇은 유체층. 또 경계층의 유체흐름을 라 하며, 경계층의 바깥 유체의 흐름을 라 한다. 경계류의 유속을 살펴보면, 물체의 표면에서는 유체가 그 물체의 표면에 점착하기 때문에 유속이 0이며, 물체 표면에서 멀어질수록 유속은 증가하여 자유류의 유속에 접근한다. 또 경계층의 두께는 유체의 점성이 클수록 더욱 두꺼우며, 물체가 흐르는 유체 속에 있을 때에, 또는 물체가 유체 속에서 움직일 때에 받는 저항은 경계층의 유체점성에 의해 생기는 마찰저항에 해당한다. 그리고 구 원기둥 등의 뭉뚝한 꼴인 물체가 유체 속에서 움직이는 경우에는, 물체 표면에 작용하는 압력 기울기 때문에 경계층 속에서 역류가 발생하여 경계층이 물체 표면에서 벗겨져 하류 쪽으로 밀려나게 되는데, 이를 라 한다. 이것에 의해 물체의 뒤쪽에 소용돌이 층이 형성되는데, 이 소용돌이는 분열하여 복잡한 난류 형성의 원인이 된다. 이러한 경우에는 물체가 상류 쪽과 하류 쪽에서 받는 압력에 차이가 생겨 물체는 마찰저항 이외에 압력 저항도 받게 된다. 이것과는 달리, 비행기의 날개처럼 생긴 유선형 물체에서는, 경계층 발리 현상이 쉽게 일어나지 않으므로 압력 저항이 거의 작용하지 않는다. 경계층은(층류경계층)과 (난류 경계층)의 두 층으로 크게 나눈다. 층류 경계층은 고체 벽에 근접한 유체의 얇은 층으로, 여기서는 분자 점성에 의한 응력이 지배적이다. 또 난류 경계층은 층류 경계층에 근접한 난류 층으로, 여기서는 난류소용돌이에 의한 응력이 지배적이다. 대기의 운동의 경우는 지구표면 가까이에서는 지표면의 영향을 강하게 받는다. 따라서 지표면에 근접한 얇은 층, 즉 층류 경계층에서는 분자점성에 의한 응력이 지배적이다.

공학/기술| 2008.09.29| 4페이지| 1,000원| 조회(3,773)

유체역학, 층류, 난류

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일반 물리학 실험 막대영률

실험 10. 막대의 영률 측정 실험 보고서1. 실험 Key word(1) 막대의 영률을 확인한다.(2) 금속에 따라 막대의 휨이 다름을 확인하다.2. DATA 및 결과(1) 영률 측정① 구리횟수1 (mm)2 (mm)3 (mm)4 (mm)5 (mm)평균값 (mm)두께 a4.154.054.04.04.04.04폭 b20212020.52020.3길이 L580.0580.2580.0580.0580.2580.08? Y측정추의 무게(g)Micrometer 눈금(mm)막대의 휨d(mm)W/d(dyne/mm)Y(dyne/cm2)추의 증가추의 감소평균017.31017.31017.310---20016.90017.00016.9500.36544444.40.92140016.50016.50016.5000.45871111.11.58760016.08016.08516.0850.4151416867.42.06580015.67015.67015.6700.4151889156.62.753100015.25015.25015.2500.422333333.33.401평균값2.145※ 1 dyne = 10-5N(2) 철횟수1 (mm)2 (mm)3 (mm)4 (mm)5 (mm)평균값 (mm)두께 a4.404.354.404.404.354.38폭 b19.0019.2019.0019.1019.0019.06길이 L578.30578.20578.30578.10578.30578.24? Y측정추의 무게(g)Micrometer 눈금(mm)막대의 휨d(mm)W/d(dyne/mm)Y(dyne/cm2)추의 증가추의 감소평균017.45017.44017.445---20017.28017.28017.2800.16511878781.90340017.10017.12017.1100.17023058823.56460016.91016.91016.9100.20029400004.54580016.69016.68016.6850.22534844445.386100016.38016.3816.3800.30532131144.967평균값3.360(3) 황동횟수1 (mm)2 (mm)3 (mm)4 (mm)5 (mm)평균값 (mm)두께 a4.104.154.154.104.104.12폭 b19.9519.902019.9519.9519.95길이 L577.3577.3577.5577.4577.3577.36? Y측정추의 무게(g)Micrometer 눈금(mm)막대의 휨d(mm)W/d(dyne/mm)Y(dyne/cm2)추의 증가추의 감소평균016.19016.20016.195-20015.83015.83015.8300.3655369860.79340015.42015.42015.4200.4109560971.41260014.93014.92014.9250.49511878781.75580014.64014.65014.6450.28028000004.137100014.24014.25014.2450.40024500003.619평균값2.343(4) 실험값과 표준값의 비교실험값표준값(부록참조)오차구리122.149.86철223.391.861황동10.52.397.613. 결론 및 토의표준값의 영률 : 철 > 구리 > 황동실험값의 영률 : 철 > 황동 > 구리표준값의 영률은 철이 가장 크고 황동이 가장 작았다.Y(영률) =위 식에서도 볼 수 있듯이 Y와d는 반비례 관계이므로영률이 가장 큰 철이 휘는 정도가 가장 작고 황동이 가장 잘 휜다는 사실을 알수 있었다.하지만 실험값의 영률에서는 표준값과 실험값 사이의 엄청난 오차가 발생함을 알수있다. 다섯 번 이상의 계산해보아도 계산식에서는 문제점을 찾을 수 없었다. 다만 한가지 오차의 원인을 생각해보니 막대의 휨 정도를 정확하게 측정하지 못한데서 나온 오차인 것 같다. 앞서 말한 것과 같이 영률과 막대의 휨은 반비례 관계이기 때문에, 이번 실험에서는 표준값의 영률보다 터무니 없게 적은 값이 측정된 점을 미루어 봐서 Micrometer측정을 잘못한 것 같다.그리고 측정시 단위의 혼동을 했을 가능성도 있다. 영률과 막대가 휘는 정도는 반비례 관계에 있다는 걸 이번 실험에서 깨달았고, 평상시 탄성체가 휘는 원리를 알지 못했던 나에게는 큰 의미가 있는 실험이였다. 첫째, 휘는 정도를 격자 구조로 해석할 수 있다. 철,구리,황동과 같은 많은 원자들이 모인 금속고체에서는 원자들이 삼차원 격자에서 평형점을 찾아 안정되어 있다. 격자란 각 원자들이 가장 가까운 이웃 원자들과 일정한 평행거리를 유지하며 반복되어 있는 배열 모양을 말한다. 휘는 가장 적었던 철의 경우는 아주 단단한 격자구조를 가진다.가장 많이 휘는 황동의 경우 , 철과 구리에 비해 조금 느슨한 격자구조를 가졌기에 가장 많이 휜다.둘째, 탄성력,변형력이 휘는 정도를 결정함을 알았다.말 그대로 탄성력은 어떤 일정한 힘을 가했을 때를 전후로 형태의 변화가 없을때까지의 작용하는 힘이다. 표준값과 비교해보자면 탄성력은 철 > 구리 > 황동순으로 크다는 것을 알았다.이번 실험에서는 탄성력, 즉 Young률에 관한 값만 측정할 수 있었다.항복점, 한계강도를 측정할 수 없었다는 점에서 아쉬움이 남았다.그리고 실생활에서 비행기가 얼마의 힘에 버틸 수 있는지, 캔이 어느정도까지의 힘에 버틸 수 있는지에 대한 결정은 영률, 탄성력의 성질을 이용해 실생활에 아주 유용하게 적용 될 것이라 생각했다.* 참고문헌 : 일반물리학 1권 개정 7판 (범한서적) p381-383

공학/기술| 2008.06.24| 4페이지| 1,000원| 조회(2,758)

영률, 일반물리학, 물리 실험, 막대 영률

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정밀측정 실험 레포트(버니어캘리퍼스,마이크로미터,베벨각도기,하이트게이지)

목차1. 실험목적2. 실험 장치 및 방법3. 오차분석4. 결론1. 실험 목적? 직접 측정에 사용되는 측정기의 종류와 구조를 이해 한다? 직접 측정기의 사용 방법을 알고, 측정 부위에 적합한 측정기를 선정 할 수 있다.? 기계 가공 부품이나 공작물의 길이를 직접 측정 방법으로 측정 할 수 있다.2. 실험 장치 및 방법? 버니어 캘리퍼스의 특징과 구조(1) 어미자와 아들자의 눈금으로 0.05mm, 0,02mm까지를 직접정할 수 있다(2) 일반적으로 길이,바깥지름, 안지름, 깊이등을 하나의 측정기로측정할 수 있다(3) 버어니어 캘리퍼스는 어미자,아들자,고정나사, 외측 측정면, 내측 측정면, 깊이바 등으로 구성되어 있다.- 눈금 측정 원리(1) 아들자의 눈금은 어미자 39mm를 20등분 한 것이 일반적으로사용된다.(2) 아들자의 한 눈금은 1.95mm로 되어 있다.(3) 어미자 두 눈금과 아들자 한눈금의 차는 0.05mm가 되기 때문에 0.05mm까지 측정할 수 있다.- 눈금 읽는 방법(1) 아들자의 0눈금앞의 가장 가까운 어미자의 눈금값을 읽는다.(2) 어미자의 눈금과 일치한 아들자의 눈금을 읽는다(3) 어미자의 읽는 눈금값과 아들자의 눈금값을 합한다.? 강철자(1) 휴대하기는 편리하나 정밀 치수는 측정하기 어렵다.(2) 재질은 경화 처리한 스프링강이며, 눈금은 한면 또는 양면에 새겨져 있다.(3) 치수는 밀리미터(mm)나 인치(inch)로 되어 있으며 겸용한 것도 있 다. 또한 규격은 150mm, 300mm등이 있다.- 눈금 측정방법(1) 측정시편,기계부품,도면 등을 검토하여 측정 순서를 정한다.(2) 외측,내측,높이 등을 순서에 의해 측정하고,게이지 블록을 이용하여 측정한다(3) 한곳을 3회정도 측정하여 계산한 평균값을 측정한다.? 마이크로미터(1) 슬리브와 심블의 눈금으로 0.01mm,0.001mm까지 직접 측정 할 수 있다.(2) 측정범위를 0~25mm,25~50mm,50~75mm 등과 같이 25mm씩의 차를 둔다.(3) 엔빌,스핀들,슬리브,심블,래칫,프레임 등으로 구성 되어 있으며, 내 측,외측, 깊이 마이크로미터 등이 있으며, 버니어 캘리버보다 범위가 정밀도가 높다.- 눈금 읽는 방법눈금 읽는 방법은 먼저 슬리이브의 눈금을 읽고, 심블의 눈금과 기선이 만나는 심블의 눈금을 읽어 슬리이브의 읽음값에 더하면 된다. 다음장의 그림을 참조하여 보자.? 하이트 게이지하이트 게이지는 그 이름과 같이 높이를 측정함과 동시에 금긋기용의작업용 공구이다. 버니어 캘리퍼스의 캘리퍼스와 스케일을 하나로 하여아들자 눈금을 붙인것이다.구조는 버니어 캐릴퍼스의 어미자를 스케일로 세워 고정한 모양이고,사용방법,눈금 읽는 방법도 버니어 캘리퍼스와 거의 같고 어미자를 따라위 아래로 이동하는 슬라이더가 붙어있다.슬라이더에는 턱이 붙어 있고, 이 턱에 스크라이버가 스크라이버 크램프에 의해서 세트되어 있다. 베이스의 밑면으로부터 스크라이버 측정면까지의 높이가 눈금에 나타나게 된다. 눈금의 읽음은 어미자의 눈금과 아들자눈금의 합친곳을 읽는 것이고,버니어 캘리퍼스와 읽는 방법이 동일하다.? 베벨 각도기? 베벨 각도기베벨 프로트렉터는 위치를 조정할 수 있는 날과 360˚ 눈금이 새겨저 있는눈금판으로 이루어져 있다. 날의 길이는 보통 300mm이고 두께는1.5mm 정도이고, 위치를 조정할 수 있으며, 또 각도 게이지로 사용할 수 있도록 끝을 한 쪽은 60˚와 다른 쪽은 45˚로 만들어져 있다.각도를 읽을 때는 어미자 눈금의 0과 아들자 0눈금의 사이의 각도를 어미자에서 읽고 나머지 여분의 각은 아들자와 어미자의 겹치는 눈금수를 아들자에서 읽어 거기에 5를 곱하여 더하면 된다.3. 오차 분석- 측정 횟수실험에서 측정을 반복하지 않고 한번에 길이를 측정하는 경우가 대부분이였다. 측정 횟수를 최소 3회이상을 실시해야 한다는 것을 이번 결과 보고서를 쓰면서 알았다. 분명 1회에 끝나는 측정에는 실제 길이와 오차가 있을 것이다.- 시차에 따른 오차시선의 높이는 자에 수평을 이루어야 하며, 방향 또한 자에 직각인 상태에서 측정을 해야 된다. 눈의 위치가 빗나가면, 정확한 측정이 이루어지지 못한다.- 베니어 캘리퍼스 사용에 있어 정지나사의 사용 여부여러가지 길이를 재야 하고, 처음보다는 후반에 주위가 떨어지면서 정지나사를 사용하는 것을 잊어버린 경우도 있었다. 정지 나사를 사용하지 않았을시엔 측정 물체에서 베니어 캘리퍼스를 빼내면서 미세한 움직임이 있을 것이다.

공학/기술| 2008.06.24| 7페이지| 1,500원| 조회(2,560)

마이크로미터, 버니어캘리퍼스, 하이트게이지, 베벨각도기

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인장실험 실험 레포트

목차1 실험 목적2 실험 기기3.A 용어 정리.B Engineering-stress와 Engineering-strainVS True-stress와 True-strain.C offset을 이용한 항복점 구하기4 실험 방법5 실험 결과 및 풀이6 오차의 원인7 느낀점 및 결론1. 실험 목적재료의 인장강도, 항복점, 연신률, 단면 수축률 등의 기계적인 성질과 탄성 한계, 비례한계, 포와송비, 탄성계수 등의 물리적인 탄성을 구하여 기계설계의 기초자료로 이용하고 일반적으로 응력-변형률 시험은 인장하중 하에서 행하여지므로 인장시험을 통하여 강에서의 설계에 필요한 여러 가지 중요한 기계적 성질을 측정한다. 인장시험은 재료강도에 관한 기초적인 자료를 얻을 목적으로 수행되는 공업시험중에서 가장 기본적인 시험으로 보통 환봉이나 판 등의 평행부를 갖는 시험편을 축방향으로 인장하중을 가해 하중과 변형을 측정한다.2. 실험 기기3.A 용어 정리1) 항복점(Yield Point): 인장시험을 하는 도중 초기 단계에서는 시험편 평행부가 하중의 증가에 비례하여 늘어나다가 어느 한도에 달하면 하중을 그 이상 증가시키지 않아도 계속 늘어난다. 즉, 하중을 제거한 후 명백한 영구 변형이 일어난다. 이러한 점을 항복점이라고 한다.2) 내력 (Yield Strength): 인장 시험때 규정된 영구변형을 일으킬 때에만 하중을 평행부의 원단면 적으로 나눈 값을 항복 값이라 하나 연강처럼 항복 현상이 뚜렷하게 나타나는 것 이외의 재료에는 항복값 대신 0.2%의 영구 변형을 일으키는 응력을 내력으로 규정한다.또한, 인장 시편이 견디는 최대하중을 인장하중이라 한다.3) 변형율(Elongation Percentage): 인장시험시 시험편이 파괴되기 직전에 있어 표점거리를 측정하 고, 늘어난 후의 길이를 L'(mm)과 처음 표점거리 L(mm)와의 차 를 처음의 표점거리 L로 나눈 값을 백분율(%)로 나타낸 것을 말한 다.4) 단면 수축률 (Reduction of area): 인장시험시 시험편의 파괴 직전에 최소 단면적 A 와 원단면적 A0 와의 차를 원단면적 A0 에 대한 백분율로 나타낸 것을 단면 수축률이라 한다.5) 인장 강도: 시험편이 절단되었을 때의 하중 즉, 최대 인장 하중을 시험편 평 행부의 원단면적으로 나눈 값, 즉 재료의 강도는 단면적에 대한 저항력으로 표시된다.3.B Engineering-stress와 Engineering-strainVS True-stress와 True-strain▷ 응력: 인장하중을 시편의 초기 단면적으로 나눔▷ 변형도: 응력에 대하여 시편이 늘어나는 정도▷ 진응력: 인장하중을 시간에 따라 변화를 고려한 시편의 단면적으 로 나눔▷ 진변형도: 진응력에 대하여 시편이 늘어나는 정도3.C 0.2%offset고강도 강재에서는 항복점이 뚜렷이 보이지 않고 인장강도에 이르기까지 완만하게 변하기 때문에, 비례한도를 지나 큰 변형이 일어날 때에는offset method를 사용한다offset method ; 응력-변형도 곡선의 변형도 축에서 0.2% 지점으로부터 곡선의 초기 탄성영역에서 평행한 직선을 그었을 때 응력-변형도 곡선과 교점에 해당하는 응력. 이것은 탄성 영역으로부터 소성 영역으로의 천이가 뚜렷하지 않은 많은 재료들의 항복강도를 구하는 전통적인 방법이다.4. 실험 방법① 표준시편을 준비하여 실제 신장부의 직경을 측정하여 기록하고, 표점거리 50mm를 표시 한다.② 인장시험기에 시편을 설치하고 정확한 표점 거리내의 변형을 측 정하기위해 extensometer를 설치한다.③ 인장시험기의 하중과 변위,extensometer의 변위를 0점 조정한다.④ 제어 컴퓨터의 프로그램을 실행시키고 시험을 실행시켜 하중을 가한다.⑤ extensometer의 최대 측정량에 다다르면 extensometer를 제거하 고 시편이 파단될 때까지 계속 하중을 가한다.⑥ 파단 후, 시편의 파단부 최소직경을 측정하여 data sheet에 기록 하고⑦ 파단된시편을 맞대어 늘어난 후의 표점거리를 측정하여 기록한다5. 실험 결과 및 풀이※인장시험결과보고서인장시험 결과 보고서(Tensile test report)시험날짜 : 2008 / 03 / 21시편번호SpecimenNo.폭*두께(또는 직경)w*t(mm)표점거리Guagelength(mm)시험온도Test temp.(℃)항복점Yieldstress(MPa)인장강도Tensilestress(MPa)연신률Elogation(%)단면수축률Reductionof area(%)탄성계수Young'smodulus(GPa)112.5mm50mm상온517MPa737.082MPa7.4%29.44%134.959 GPa사용규격Applied spec.0.02% offset yield사용장비Used equip.SHIMATZU 50A비고Note※그래프결과※풀이과정1) 공칭응력 - 공칭변형률 선도 (Engineering stress- engineering strain curve)Engineering stress ==Engineering stress = e =2) 항복점(항복강도, Yield stress)offset 0.2%인 지점에서 탄성구간에 평행한 직선을 그었을 때 응력-변형률 곡선과 만나는 것을 항복점이라한다. 이 항복점에서의 응력을 항복응력이 라한다.응력-변형률 곡선을 이용하여 항복응력을 구하면 517.38MPa 즉 517MPa가 된다.3) 인장강도(Tensile stress)최대 인장하중을 원 단면적으로 나눈 값을 말한다. 즉 공칭응력의 최대점이 인장강도이다.? 단면적 === 122.71846mm? 최대인장하중 = 9.23tf = 92300kg9230kg × g = 9230kg × 9.8m/s= 90454kg?m/s? 최대인장하중 ÷ 단면적 == 737.0852MPa4) 연신율(Elongation)시험편 파단후의 영구연신율을 말한다.초기표점거리= 50mm인장시험 후 표점거리= 53.7mm=×100 [%]== 7.4%5) 단면수축률 (Contraction of area)파단 후 최소의 단면적과 시편의 원래 단면적의 백분율을 말한다.? 초기단면적, 초기지름 = 12.5mm=×=× (12.5)= 122.7184mm? 수축단면적, 인장시험 후 시편지름 = 10.5mm=×=× (10.5)= 86.5901mm=× 100 [%]== 29.44%6) 탄성계수 (Young's modulus)탄성영역에서의 응력과 변형률사이의 비례상수.(비례구간 : 응력 339.3946 ~ 271.9150)=== 134959.2152MPa = 134.959 GPa6. 오차의 원인(1) 연신율 및 단면 수축률 오차처음 우리는 버니어 캘리퍼를 이용하여 길이를 측정하였다. 우선 마이크로 미터의 자체오차도 있겠고, 실험자의 부주의에 의한 오차가 있다.(2) 기계에 물체를 고정함에 있어 생기는 오차일단 물체는 기계의 잡히는 부분에 꽉 고정되어 있어야 하며, 실험 물체가 정확히 잡히는 부분에 수직인 형태로 고정 되어야 힘이 제대로 전달 될 것이다. 또한 맞물리는 부분이 양쪽이 정확한 거리를 유지해야 된다. 그러나 물체 설치 부분에 공간이 협소하여 정확히 고정하는데 한계가 있었다.7. 느낀점 및 결론실험은 짧은 시간에 이루어졌고, 실험 물체가 최대 인장하중을 견디지 못해 끊어지는 큰 소리와 함께 쉽게 실험은 끝났다.그러나 막상 이 실험의 목적과 여기에 포함 되어 있는 재료역학에 대한 얕은 지식을 이해하는데초자 힘들었으며, 보고서에 같이 첨부된 그래프를 그리는데 있어 많은 시간을 할애해야 했었지만, 이 실험에서 다루는 내용이 기계과 학생으로서 아주 중요한 부분이라 생각하기에 성심성의껏 임하였다.이번 실험에서 실험 물체는 보기엔 아주 단단해 보였으면 사람 힘으로는 절대 연신율을 느낄수 없을 것 같았다. 솔직히 기계로 해도 이런 물체가 늘어 날 것이라 생각하지 않았다. 그러나 하중이 가해질수록 물체는 늘어나는게 눈으로 보였으며, 결국은 파단을 하고야 만다.파단하기까지 물체는 HOOK의 법칙의 범위를 넘어 항복점을 지나면서 물체는 더 이상 탄성변형을 일으키지 못하고 소성변형이 일어난다.

공학/기술| 2008.06.24| 10페이지| 2,000원| 조회(475)

인장강도, 항복점, 탄성강도

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새만금 간척 사업에 대한 레포트

서론새만금 간척 사업에 있어서 우여곡절이 많았다. 새만금 개발 측과 보존 입장 측의 의견이 분분해서 방조제 건설 과정에 중단을 하는 문제도 발생했다. 하지만 지금은 공사의 재시작으로 인해 방조제가 완공된 시점이고 내부간척 사업을 진행 중이다. 공사 이전에 정부의 첫 번째 목적은 식량 생산 증대였지만 환경론자들의 반대 의견에 대해 위협을 느낀 정부는 새만금 내에 산업 공업 단지를 조성한다는 전략을 내세워 전북의 주민들에게 환심을 사고 공사 지속여부에 있어 성공적인 효과를 얻었다. 사실 이러한 대립은 경제적인 이득과 환경적인 문제로 인해 발생한다고 볼 수 있다. 그러므로 이번 발표에서는 새만금 간척으로 인해 발생하는 경제적 이득과 환경적인 문제에 대해서 알아보도록 하겠다. 우선, 발표에 앞서 “해양과 환경”이라는 과목은 해양에 대해 특수성이 있는 수업이기 때문에 해양 환경적인 관점을 위주로 설명하겠다.본론새만금은 만경, 김제 평야와 같이 곡창지대로 새로운 옥토라는 의미를 가지고 있다. 새만금 간척 사업은 어업 보상비를 포함한 방조제 건설비용 2조 514억원과 내부 간척 비용 1조 3152억원 등 총 3조 3,666억원을 예산으로 하여 진행 되고 있다. 하지만 이 예산은 간척 사업 이후에 발생할 새만금 내부의 오염을 정화 시킬 예산을 배제한 금액이다. 조사한 바에 따르면 정화 예산까지 모두 합한다면 9조 정도의 돈이 소비가 된다. 새만금 간척 사업은 전북 부안군 대정리에서 군산시 비응도에 이르는 세계 최장의 33km를 방조제로 연결한다. 이 차후에 이 사업으로 인해서① 국토면적(농경지) 증가② 식량 생산 증가③ 연간 10억m³의 수자원 확보④ 상습 침수피해 지역 완전 해소⑤ 육운개선(66km) 및 종합 관광권 형성⑥ 관광 자원 개발⑦ 고용창출등 여러 가지 이점이 생긴다. 하지만 ②번과 같이 식량 생산이 증가로 인해 수출량이 더불이 증가한다고는 할 수 있지만 갯벌을 보존한다면 갯벌의 정화 기능에 의해서 연간 265억에 액수를 아낄 수 있고 새만금에 식량을 생산하게 되면 연간 100억에 달하는 이득밖에 얻지 못 한다고 한다. 그리고 새만금을 간척하고 난 이후에 수질은 최대한 양호하다 하더라도 4급 이상을 넘지 못한다고 한다. 만약 4급 이하의 급수를 판정 받게 되면 공업 용수로도 사용 할 수 없는 상태가 된다. 그런데 이런 물을 어떻게 연간 10억m³의 수자원으로 사용할 수 있다고 하는지 의문이다.조사한 바와 같이 경제적인 이득도 그렇게 기대할 만할 수치가 되지 못된다고 생각한다.앞으로는 새만금 간척 사업에 반대해서 해양 환경적인 관점에서 접근해 보도록 하겠다.지난 3년간 새만금 간척 사업으로 인해 방조제 내측과 외측에 해저 지형에 일어날 변화에 대한 연구가 지속 되고 있다. 이러한 연구는 공사로 인해 모래의 이동을 막았을 때 일어날 수 있는 환경변화(특히 방조제 남쪽)를 알아 보기 위해서 필요하고, 특히 새만금 1호 방조제 근처에서 새로운 갯벌이 성장할 수 있는지 없는지, 또한 변산 해수욕장에 위치한 주변의 군소 해수욕장의 모래의 운명에 대해서 조사하기 위해 필요한 연구이다. 또한 이 연구는 퇴적물의 이동과 퇴적, 침식으로인해 변화하는 해저 지형의 변화에 대해서↘조사하는 데 필요한↘조류의 세기가 약해짐연구이다.고군산 군도(침식 발생)퇴적발생 사실, 간척 이후 발생하는 환경적인 문제의 가장 근본적인 원인은 해류의 흐름이라고 할 수 있다. 에서와 같이 고군산 군도 근처에는 조류의 세기가 커짐에 따라 강한 침식 현상을 보이고 제 1, 2호 방조제에 부딪히고 난 조류의 세기(참고)는 점점 약해져 퇴적 현상을 보이고 있다. 이와 더불어 파랑도 퇴적현상과 침식현상에 변수로 큰 역할을 함을 알 수 있다.은 파랑을 고려하지 않은 상태에서 관측한 자료이다. 그리고 위 두 그림은 에서 로 시간에 지남에 따라 제 1, 2호 방조제에 침식현상이 심해짐을 알 수 있다. 이로 미루어 볼 때 간척 이후 방조제 외측에 갯벌 형성 가능성은 희박하다고 본다.그리고 는 끝막이가 완성됨에 따라 변화되는 변산반도의 지형적 변화이다. 끝막이가 완공됨에 따라 엄청난 변화가 일어난다. 바다에 근접한 변산반도 해수욕장은 모래의 퇴적이 계속되어서 지형이 상승하게 되고 육지로 갈수록 침식지형의 비중이 커짐을 자료를 통해 알 수 있다. 이로 인해 변산반도 내에 있는 동물들은 서식처를 잃게 될 것이고 침식지형에 있는 식물들은 뿌리채 땅속으로 사라질 것이다. 생태계의 혼란으로 인해 우리가 자연으로부터 잃는 이익은 계산할 수 조차 없을 정도로 클 것이다.다음으로 간척 이후 수질변화에 따른 환경변화를 알아 보겠다. 국립 해양 조사원에서는 해양 수질 환경 모니터링을 3년간 꾸준히 해왔다. 이 연구는 대규모 간척 사업인 새만금 사업이 해양환경에 미치는 영향을 평가하고 영향 최소화 방안 마련을 위해서는 물리, 수질, 생태환경 변화를 감시하고 그 원인을 밝히는데 목적으로 하고 있다.이 연구에 의하면 제 4호 방조제 연결 전에는 방조제 내측의 표?저층간 수온차가 1?C 이하이나, 제 4호 방조제 연결 후에는 방조제 내측에서 수온차가 1?C 이상인 해역이 넓게 나타나고, 끝막이 공사 완료 후에는 내측의 수온차가 외측의 수온차보다 크다는 것을 알 수 있다. 수온차가 커지면 수중에 있는 생물들 중 적응을 하지 못하는 생물들은 죽을 것이고, 적응한 일부종의 천이가 보일 것이다. 먹이사슬의 혼란으로 인해 살아있는 생물이라 할 지라도 얼마 기간이 지나지 않아 죽을 것으로 예상된다.또한 방조제 내측의 표?저층간 염분차는 제 4호 방조제 연결 전에는 대체로 1psu 이하이나, 연결 후에는 2005년 하계 고조시를 제외하면 1psu 이상의 해역이 증가하여 성층이 강화된 경향을 보이고 끝막이 공사 이후에는 내측의 염분차가 만경강 하구역에서 22psu 이상으로 성층이 크게 강화됨을 알 수 있었다. 이렇게 염분의 차가 높아지면 새만금 사업 추진 이유 중 하나인 수자원을 확보하는데 있어 어려움이 있을 것이다.염분차와 더불어 담수는 제 4호 방조제 연결 전에는 만경?동진 회석수가 개방구간을 통하여 서쪽으로 유출되어 염분 28.0을 기준으로 할 때 표층에서 방조제로부터 약 10km까지 유출되고, 수심 5m이하에서는 유출수의 영향이 보이지 않았다. 하지만 제 4호 방조제 연결 후에는 표층에서 약 18km까지 확산되고, 5m층에서는 약 10km, 10m층에서는 약 9km까지 확산되는 것으로 나타났다. 점점 담수가 확산되는 범위가 커짐에 따라 부유물질과 각종 오염물질들의 출입 빈도는 높아질 것으로 예상된다.

사회과학| 2008.06.24| 5페이지| 1,000원| 조회(271)

새만금, 간척사업

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