스트레인 게이지 부착 및 인장 시험 (항공구조실험)

소개글

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목차

1. 실험 목표

2. 이론적 배경
2.1. 응력과 변형률
2.2. 스트레인 게이지
2.3. 만능시험기

3. 실험 방법
3.1. 스트레인 게이지 부착
3.2. 인장 시험
3.2.1. 실험 과정
3.2.2. 데이터 분석

4. 결과 분석
4.1. 인장 시험 결과
4.2. Material Properties
4.2.1. 하중-변위 관계
4.2.2. 응력-변형률 선도
4.2.3. Poisson’s Ratio
4.2.4. 두께별 Mechanical Properties
4.3. 예상 결과와의 비교
4.4. 실험 개선 방안

5. 결론

6. 참고 문헌

본문내용

1. 실험 목표
① 스트레인 게이지의 부착 방법과 원리를 이해한다.
② 단일 축 방향의 인장 시험(uniaxial tensile test)을 통해 공학 구조 재료(engineering structural materials)의 역학적 특성을 이해한다.

2. 이론적 배경
2.1. 응력과 변형률
재료가 외부 하중을 받을 때 재료 내부에 이에 저항하는 힘인 내력이 발생하며 이 내력을 단면적으로 나눈 힘이 응력(stress)이다. 응력이 발생할 때, 재료는 변형을 하게 되며 이 때 변형 전 총 길이에 대한 변형 길이를 변형률(strain)이라 한다. 단일 축 하중(axial load)를 받을 때 힘이 받는 길이 방향 뿐만 아니라 수직한 방향으로도 변형이 발생한다. 이 때 축 하중을 받는 방향의 변형률에 대한 수직 방향 변형률을 푸아송비(Poisson’s ratio) ν라 정의 하며 그 표현식은 다음과 같다.

<중 략>

● OA구간(선형 탄성 구간) : 외부 하중을 제거하여도 원래의 형태로 돌아가는 성질을 가 지는 구간이다. 이 구간의 기울기를 선형 탄성 계수(Young’s Modulus, 이하 E)라 한다. E 는 재료가 가지는 고유 물성치이다.
● B(항복 응력, yield stress) : 선형 탄성 구간이 끝나고, 외부 하중이 제거되어도 변형이 유지되는 완전 소성 구간이 시작된다. 항복 응력점의 정확한 위치를 알 수 없을 경우, 변형 률 0.002(0.2%) 점에서 E의 기울기를 갖는 직선을 그어 응력-변형률 선도와 만나는 점을 항복 응력으로 결정한다.
● D(극한 응력, ultimate stress) : 재료가 겪을 수 있는 최대의 응력이다.
● CD(변형 경화 구간, strain hardening) : 재료의 분자 결정 구조 변화로 인해 변형률의 증가율이 감소하는 구간이다.
● CE와 CE’ : 같은 인장 시험에 관한 선도임에도 두 가지 곡선으로 나뉘는 이유는..

<중 략>

참고 자료

“An Introduction to Aircraft Structural Analysis (T.H.G.Megson 저)“, 10.7.1.Testing of Engineering Materials:Tensile Test(334~335), 2020.11.07.
”ASM Aerospace Specification Metals Inc“, Aluminum 6061-T6; 6061-T651 http://asm.matweb.com/search/SpecificMaterial.asp?bassnum=MA6061T6, 2020.11.09