고체재료실험 - 폴리머 인장 결과보고서 (중앙대학교)

소개글

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목차

1. 폴리머 인장 시편의 준비, 그리고 인장 시험까지의 실험 과정을 서술하시오. 그리고 PLA의 기본 물성을 조사하시오.
2. 인장 시편의 응력-변형률 선도(Stress-Strain curve)를 그리시오
3. 실험 결과 및 계산
4. 고찰 및 결론

본문내용

• 탄성 계수
첫번째로 ‘공칭응력-변형률 선도’에서 계단식의 그래프가 나와 변형률이 0.00468이고 응력이 4.034MPa 일 때까지 탄성 변형이 일어난다고 가정하였다. 이때의 탄성계수는 기울기 값으로 약 795.085가 나왔다. 이 값을 탄성계수1이라 한다.
두번째로 실험기를 통해 얻은 결과값을 바탕으로 ‘탄성계수 = 응력/변형률’ 식을 적용하여 탄성계수 값을 구하였다. 이를 통해 구한 탄성계수의 값은 계속 변하였고, 변형률이 0.00468일때까지의 탄성계수 평균값은 766.138으로 계산되었다. 이 값을 탄성계수2라 한다.

• 항복 강도
명확한 항복 현상이 관찰되지 않아 0.2% offset 항복 강도 값을 사용하였다.
2번의 ‘응력–변형률 선도’로부터 결정하였다. 첫번째로 탄성계수가 약 795.085일 때의 항복 강도의 값(항복 강도1)은 6.155MPa이며, 두번째로 탄성계수가 약 766.138일때의 항복 강도의 값(항복 강도2)은 6.19MPa이다.

• 인장 강도
인장 시험 중에 응력이 최대로 나타낼 때는 35.318초이며, 이때의 응력의 값은 6.1901009234Mpa 이며, 이는 인장 강도에 해당한다.

• 연신율
- 연신율(%EL) = (lf-l0)/l0*100 = (213.21mm-213.12mm/213.12mm)*100 = 0.0422297%

• 단면적 감소율
- 파단면 초기 단면적(A0): 12.76mm*4.42mm=56.3992mm2
- 파단면 나중 단면적(Af): 12.59mm*4.2mm=52.878mm2
- 단면적 감소율(%RA)=(A0-Af)/A0*100=(56.3992mm2-52.878 mm2)/52.3992 mm2*100= 6.24335097%

• 시편의 파단면 관찰
- 시편의 밀도 분포가 일정하지 않음을 확인할 수 있다.
- 외관상으로는 네킹 현상이 확인되지 않으며, 단면적 감소율을 계산하면 6.2434%로, 작은 값을 갖는 것을 보아 시편의 재료인 PLA의 연성이 약하다고 추론할 수 있다.

참고 자료

3D 프린팅 인장 시편의 파괴 거동에 미치는 적층 조건의 영향, 김범준(한국정밀공학회지 제 37권 제 6호 pp. 421-428, 2020)
압출방식 3D 프린팅 적층물의 단면 형태와 적층강도와의 관계, 윤해성 외 2명(Polymer(Korea), Vol. 42, No. 5, pp. 752-762, 2018)
압출 적층 방식의 3D 프린팅 조형물에서 적층강도에 대한 고찰,박성제 외 3명(Polymer(Korea), Vol. 40, No. 6, pp. 846-851, 2016)
3D 프린팅으로 출력된 PLA 시편의 채움 밀도에 따른 기계적 물성 평가, 설경수 외 3명(한국기계가공학회지, 제17권, 제4호, pp.9~16, 2018.08)
[건축구조] 응력-변형률 선도 (Stress-Strain Curve)의 이해 (탄성/소성/변형도 경화/네킹) https://blog.naver.com/PostView.nhn?blogId=mechanics_98&logNo=221364790774&parentCategoryNo=&categoryNo=22&viewDate=&is
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