[자연과학] 기초 공학실험 - 인장실험

기초 공학실험
-인장실험-

1. 실험목적

인장시험은 재료강도에 관한 기초적인 자료를 얻을 목적으로 수행되는 공업시험 중에서 가장 기본적인 시험으로, 보통 환봉이나 판 등의 평행부를 갖는 시험편으로 축방향으로 인장하중을 가해 하중과 변형을 측정한다. 보통 이로부터 측정할 수 있는 값은 연성재료와 취성재료가 다르며, 연성재료에서는 인장강도, 항복점, 연신율 및 단면수축률 등을 구하고, 취성재료에서는 인장강도와 연신율을 주로 구하게 된다. 또한 그 외에 인장시험에 의해 측정될 수 있는 재료의 기계적 성질로서는 비례한도, 탄성한도, 탄성계수 포와송비 등이 있다.

2. 실험원리

AB - 탄성 변형구간
CDE - 항복구간
EF - 변형경화구간
FG - 넥킹구간
B - 비례한도
C - 상항복점〓탄성한도
D - 하향복점〓항복응력, 항복강도
F - 극한응력〓극한강도
G` - 진응력〓P/줄어든단면적
G 〓 공칭응력〓P/최초단면적
그림 1 응력- 변형률 선도
? AB : 탄성변형구간 Linear region
?탄성변형 : 시험편에 가한 하중이 적을 때 하중을 제거하면 변형은 원래의 길이로 되돌아 가는데 외력을 제외하면 원래의 길이로 돌아가는 변형을 탄성 변형이라 한다.
?A에서 B점까지는 응력과 변형률이 비례하나, B점이상에서는 응력과 변형률의 비례성은 존재하지 않는다. 그러므로 B점에서의 응력을 비례한도라고 한다. 한계 하중을 원래의 단면적으로 나눈 값으로 계산한다.
?AB구간에서의 직선 경사률을 비례정수 E를 탄성계수 혹은 영계수라 하며 재료상수이다.
? CE : 항복구간 Yielding or Perfect plasticity
?비례한도 이상으로 하중이 증가함에 따라 변형…

⑤항복강도 (Yield stress) : 그림 1의 C점과 그림2의 A점을 항복점이라고 하고 이때 응력을 항복강도라 한다. 초기의 선형부분과 평행하고 0.002(0.2%)만큼 떨 어진 직선을 긋는다. 이 offset line과 변형률선도의 교 차점을 항복응력으로 정의한다. 이 항복응력은 임의의 규칙에 의하여 결정되었고, 재료의 고유한 물리적 성 질이 아니므로 offset yield stress라 한다. 알루미늄의 경우 offset항복응력은 비례한도보다 조금 위에 있다. 구조용 강재의 경우 선형영역에서 소성영역으로 급격 히 변하므로 offset stress 〓 항복응력 〓 비례한도

3. 실험 장치 및 실험 방법

1) 표준시편을 준비하여 실제 신장부의 직경을 측정하여 기록하고, 표점거리 50mm를 표시한다.

2) 인장시험기에 시편을 설치하고 정확한 표점거리내의 변형을 측정하기위해 extensometer를 설치한다.

3) 인장시험기의 하중과 변위, extensometer의