[기계공학 실험] 인장시험(Tensile Test)

[기계공학 실험] 인장시험(Tensile Test)

1) 시험목적

재료의 인장거동을 파악한다. 인장거동을 대표하는 탄성계수, 항복강도, 인장강도, 연신율, 단면감소율과 같은 기계적 성질을 측정한다. 그리고 진 응력 - 진 스트레인 선도를 구한다.

2) 이론

[그림 2-1]은 봉상시편(round specimen)이다. 양쪽에서 힘 P를 가하여 표점거리
(gage length)가 에서 로 증가하는 것을 본다.
그림 2-1 인장시편의 균일인장
힘 P는 y축에, 신장량 (〓변형량)은 x축에 그린다. 항복점이 뚜렷한 재료에 대하여는 [그림 2.2]와 같이 된다.
[그림 2-2] 인장시험 결과

(1) 탄성계수[구간 OA]

[그림 2.2] 인장시험 구간 OA에서 인장하중 P와 신장량 - (또는 인장응력과 인장스트레인)은 비례한다. 즉, 인장응력과 인장스트레인의 비는 상수이다. 이 비례상수를 탄성계수 E(또는 Young`s Modulus)라고 부른다.
또는
여기서 하첨자()는 초기값을 가리킨다.

(2)항복강도[구간 CD]

응력이 어느 한도를 넘으면 소성변형이 발생하여 많이 늘어나기 시작한다. C점을 상항복점, D점을 하항복점이라고 부른다. 그러나, 일반적으로 연강을 제외하면 항복점은 뚜렷하지 않다. 이 경우 [그림 2.3]과 같이 스트레인이 0.2%인 점을 지나고 초기 직선 구간에 평행인 직선이 응력-스트레인 곡선과 만나는 점을 대신 사용한다. 이 점에 해당하는 응력이 항복강도이다. 응력을 이 항복강도까지 높였다가 0으로 낮추면 스트레인 0.2%가 남는다.
[그림 2 - 3] 항복점의 결정

(3) 인장강도(구간 DGF)

재료는 가공경화 되므로 응력을 더 높여주어야 소성변형이 진행된다. …

(4) 연신율과 단면 감소율(점 F)

(5) 진 응력, 진 스트레인 선도

3) 시험방법

① 컴퓨터를 켜고 프로그램을 실행한다.

② 표점 거리 50mm를 10mm씩 5 구간으로 나누어 금을 긋는다. 시편을 [그림 2.5] 상부Chuck에 넣고 손잡이를 돌려 물린다. [그림 2.6] Remote Controller를 조작하여 하부 Chuck이 적당한 높이로 옮기고 손잡이를 돌려 물린다.

③ Extensometer 받침대의 Locking Pin을 풀고 받침대를 시편 가까이 옮긴다. 상부 물림부를 시편에 물리고 하부 물림대를 표점거리만큼 벌려 시편에 물린다. Locking Pin을 잠근다.

④ [그림 2.7][시험 시작] 버튼을 누르고 이어서 [그림 2.8][START NOW]버튼을 눌러 시험을 시작한다.

⑤ 시험이 파단되면 Extensometer를 뗀다.

⑥ Grip 손잡이를 돌려 시편을 푼다.

⑦ ②~⑥ 과정을 다른 재료 시편에 대하여 반복한다.

⑧ 컴퓨터에서 필요한 Data를 얻는다.

4) 실험결과 정리

① 응력-스트레인의 관계를 그리고 탄성계수, 항복강도, 인장강도를 구하시오.