기계공학실험 - 비틀림 실험

기계공학실험 - 비틀림 실험

1. 실험 목적

비틀림이란 모터의 축이나 동력장비의 토크관과 같은 구조부재가 종축을 회전시키는 모멘트에 의하여 비틀림 작용을 받는 것을 말한다. 이러한 부재에 대한 강도설계를 할 경우 허용전단응력이 옳게 선정되어야 하며, 비틀림 하중 하의 탄성한도, 항복점 및 탄성계수를 파악함은 중요하다. 이번 실험을 통해 두 가지 다른 재료의 비틀림-변위 특성을 직접 확인하는 것에 그 목적을 두고 있다.

2. 실험 이론

(1)비틀림

위의 그림은 비틀림에 대한 일반적인 예와 비틀림과 함께 전단응력 및 비틀림에 의한 합응력을 보여주고 있다. 렌치 암CD의 끝에 같은 크기의 힘 P를 작용하면 축AB에 걸리는 토크(우력)의 크기는 2Pb이다. 축 AB를 비틀림부재라고 하다. c그림을 보면 축AB는 반대쪽에서 상대적으로 한쪽끝을 비트는 크기 T인 반대방향의 토크를 받고 있다. 그림 d는 단면 A와 B 사이의 단면에 작용하는 토크가 분포되 전단응력을 합한 결과임을 보여주고 있다.
비틀림 실험에서는 우의 그림 첫 번째 두 번째 사진처럼 원형봉을 비틀게 되는데 여기서는 몇가지 가정이 존재…(생략)

(2)응력-변형거동과 전단계수 G

(3)토크-비틀림 방정식

3. 실험 순서

(1) 시편의 재료는 S45C, 지름 6mm, 회전하는 곳의 길이 60mm인 비틀림 시험편을 준비한다.

(2) 표면을 깨끗이 연마한다.

(3) 비틀림 시험기 척에 시편의 양 끝을 고정한다.

(4) 일정각도씩 비틀림을 주면서 걸린 토크를 측정한다.

(5) 파단이 일어나면 즉각 멈춘다.

(6) 데이터를 분석하여 항복강도, 탄성계수, 파단강도등을 구한다.

4. 실험 결과

(1)실험 1

(2)실험 2

5. 고찰