봉의 비틀림실험

목차

1. 원형단면의 비틀림(1)
1) 기본이론
2) 실험결과
3) STR6 software를 이용한 가상실험
4) 고찰

2. 원형단면의 비틀림(2)
1) 실험결과
2) STR6 software를 이용한 가상실험
3) 고찰

본문내용

<원형단면의 비틀림(1)>

■ 기본이론
토션(Torsion)이란 토션봉에 토크가 작용하면 토크를 받는 봉이 비틀려지는데, 이를 비틀림이라고 한다. 토션 실험은 금속 등 연성재료의 비틀림 강도, 전단 강도 등의 기계적인 성질을 구하기 위한 목적으로 실시하는 시험이다. 동력을 전달하는 축과 같은 구조부채는 중축을 회전시키는 모멘트에 의해 비틀림이 작용하는 모멘트를 받게 된다. 이 때 물체에 작용하는 비틀림 모멘트를 토크라고 하는데, 대부분의 모터나 엔진 등에서 이러한 토크를 이용하여 동력을 얻게 된다. 무조건 큰 동력을 얻기 위해 토크를 높이는 경우에는 재료의 이해가 부족하여 대형사고가 발생하는 원인이 될 수도 있기 때문에, 비틀림실험은 다른 재료 실험들과 같이 매우 중요한 실험이다.
이때 비틀림각은 강성계수에 반비례하고 굽힘모멘트와 봉의 길이에 비례한다.

■ 실험결과
1. 토크의 변화에 따른 각 변위 측정

(1) 재질에 따른 하중-토크, 하중-각 변위 관계 (T=F․L)
- steel : 봉의 길이 500mm, 지름 3.2mm
- brass : 봉의 길이 500mm, 지름 3.2mm

< 중 략 >

(5) TL-Jθ 그래프의 기울기가 의미하는 것은?

각 지점에서의 횡탄성계수 G를 의미한다. 이때 그래프는 선형적으로 비례한다. Jθ함수의 도함수는 상수함수의 개형을 그리므로, 일정한 기울기를 가진다는 것을 알 수 있다. 각 지점에서의 전단탄성계수 G를 의미하는데, 이때 봉의 재질을 바꾸지 않으므로 G는 일정한 값을 가져야 하는데, 그래프에서 기울기도 일정하므로 실험적으로 한번 더 확인 할 수 있었다.

< 중 략 >

Steel봉과 Brass봉으로 실험한 결과, 비틀림각이 Brass봉이 Steel봉 보다 같은 토크를 가하고 같은 봉 길이이고 봉의 형상을 바꾸지 않았을때, 각이 더 많이 비틀어 지므로, 실험적으로도 비틀림각은 전단탄성계수와 반비례한다는 것을 알수있었다.

참고 자료

없음