공학실험 - 인장실험

인장실험

1.인장시험의 개요

인장시험은 단축상태의 인장하중을 가하여 재료의 기계적 성질인 항복강도(yield strength), 인장강도(tensile strength) 및 연신율(elongation) 등을 결정하는 시험방법으로 재질특성 파악의 효율성과 시험절차의 용이성 등으로 인해 재료 시험중 가장 널리 이용되고 있다. 이러한 관계로 인장시험은 세계 각국에서 일찍이 보편화 및 규격화되어 아래와 같은 업무에 활용된다.
- 각종 재료의 재질 개선을 위한 연구
- 생산 공장의 품질 검사 및 관리
- 기계 부품 및 구조물에서 강도 및 가공성의 적합성 판단
- 프레스 가공품에서 개략적인 성형가부 판단
- 컴퓨터 시뮬레이션에 사용될 소재의 물성 산출 및 D/B화 등

2.목적

미지의 재료를 고정시킨 다음 인장을 가해 재료가 파손되기까지의 거동을 관찰하고 이것을 그래프로 나타며 그 결과를 분석하고 재료의 특성을 계산해냄으로써 재료의 종류를 알아본다.

3. 실험 방법

1. 만능 실험기에 재료를 고정 시편을 고정시킨다.
2. 변형률 측정기를 재료에 고정하고 초기화 한다.
3. 재료가 파단될 때까지 유압 펌핑을 통해 인장하중을 증가시킨다.

4. 컴퓨터에 출력된 데이터 값을 분석하여 시편의 재료를 알아본다.

4. 관련 이론
1. 탄성계수
임의 재질의 탄성특성을 나타내는 척도로서 재질 내 임의의 공간위치와 시간에 대하여 응력과 변형률 사이의 비례계수이다. 비례한계 상태에서 물체에 가한 힘과 그것에 의한 변형량은 비례관계에 있는데, 어떤 종류의 변형에 대해서는 양쪽의 비가 물체의 모양이나 크기에 따르지 않는 물질 고유의 상수가 된다. 영률체적탄성률강성률 등이 그 예이며, 이들을 일반적으로 그 물질의 탄성률이라 한다.

① 영률과 푸아송의 비

…

② 체적탄성률

③ 강성률

① 비례한도(Proportional limit) : 응력에 대하여 변형률이 일차적인 비례관계를 보이는 최대응력.

② 탄성한도(Elastic limit) : 비례한도 전후에서 부과했던 하중을 제거했을 때 변형이 없어지고 완전히 원상 회복되는 탄성변형의 최대응력. 정확한 탄성한도를 결정하기 어렵기 때문에, 실제 어떤 정도의 영구변형이 생기는 응력을 탄성한도로 규정하고 있다. 영구변형의 변형률 값으로 0.01～0