[자연과학] 비틀림 시험 보고서

비틀림 시험

1. 실험목적 및 개요

비틀림이란 모터의 축이나 동력장비의 토크관과 같은 구조부재가 종축을 회전시키는 모멘트에 의해 비틀림 작용을 받는 것을 말한다. 비틀림 시험은 비틀림 시편의 한 쪽을 고정하고 다른 한족에 비틀림 모멘트를 가하여 비틀림에 대한 저항력을 전단 저항력으로서 구하는 시험으로서, 비틀림 모멘트를 가하였을 때 시편의 변위는 비틀림 각으로서 나타나며, 비틀림 모멘트-비틀림 각의 관계곡선에 의하여 강성계수, 비틀림 상부 및 하부 항복점, 비틀림 파단계수, 비틀림 파단강도 등의 기계적 성질을 측정.

2. 기초이론

(1) 비틀림

원기둥의 한 끝을 고정시키고 다른 끝의 중심축 둘레에 짝힘(couple)을 가하면 원기둥은 비틀리어 평형을 이룬다. 비틀림의 크기는 원기둥의 반지름이 회전한 각도, 즉 비틀림각으로 나타낸다. 원기둥이 균질·등방일 경우 비틀림각은 고정시킨 끝에서부터의 길이에 비례한다. 즉 원기둥의 길이를 l, 상단에서의 비틀림각을 θ라 하면, 높이가 x인 면에서의 비틀림각은

이다. 평형을 이룬 상태에서 상단면의 중심축 둘레에 작용하는 짝힘모멘트를 비틀림모멘트라고 하는데, 비틀림각은 비틀림모멘트 N에 비례한다.

(…(생략)

(1) 비틀림시험판을 프레임에 고정한다.

(2) 시편을 삽입하여 고정한다.

(3) 시험편 길이를 조정한다.

(4) 비틀림 게이지 0점을 ��춘다.

(5) 추를 이용하여 비틀림 모멘트를 가하고 비틀림각을 측정한다.

(6) 시편 별로 버니어 캘리퍼스를 이용하여 mild steel과 brass의 단면을 측정한다.

(7) 시편별로 torsion 거리 및 직경을 측정하고 극관성 모멘트를 구한다.

(8) 시험 값에 대한 표를 작성하고 각각의 결과 값과 실제 이론 값의 G 를 비교해보고 오차를 구한다.

4. 실험결과

① 시편거리 측정 (비틀림 모멘트 고정)

② 비틀림 모멘트별 측정 (시편거리 고정)