[기계공학실험] 피로굽힘시험

1. 실험 목적

운동 상태에 있는 기계는 사용기간이 경과하면 재료의 강도가 저하되는데 그 저하 속도는 매우 느린 경우가 많고, 또 파괴 시점을 예측하기가 어려운 때가 대부분이다. 그리고 외형상으로는 큰 변화를 일으키지 않고 진행되는 피로파괴가 대부분이며 어느 순간 돌발적으로 파괴가 일어나 종종 큰 사고가 일어나기도 한다. 피로 시험은 재료를 실용 기계부품이나 구조물 등에 적용 시 예상치 못한 파괴를 미연에 방지하고 부품의 수명이나 교체시기를 예측하기 위하여 시험한다.

2. 실험 이론

피로란 동적인 변동 응력을 받는 구조물에서 나타나는 파손의 일종으로, 항복 강도나 인장강도보다 매우 낮은 응력 상태에서 일어나는 파손이다. 오랜시간 동안 응력 및 변형률 사이클이 반복된 후에 일어나므로 피로라고 부른다. 모든 금속 파손의 약 90%가 피로에 의해 일어나므로, 피로는 금속 파손의 가장 큰 파손 원인이며 아주 중요한 파손 형태이다.
S-N 곡선은 여러 개의 시편 시험을 통하여 얻어진다. 첫 번째 시편은 보통 정적 인장 강도의 2/3정도 되는 대체적으로 큰 최대 응력 진폭에서 시험하며, 이 응력에서 시편이 파손될 때까지의 사이클 수를 측정한다. 그 후엔 점차적으로 최대 응력의 값을 낮춰가면서 시험을 계속한다. 각가의 시편에서 구한 데이터를 응력 S대 사이클 N의 로그값의 형태로 나타냄으로 S-N곡선이 얻어진다.
-피로시험기-

3. 실험 방법

(1) 시험편을 준비하여 시험기에 양쪽 길이를 맞춰서 연결한다.

(2) 하중의 무게를 25,27,29Kg 각각 준다.

(3) 시험기를 돌리고 시험편이 끊어지기를 기다린다.

(4) 끊어진 시간을 재서 데이터 한다.

4. 실험 결과

① 세부실험수치

- 시 험 편 : 재질 : S20C(0.2%C 저탄소강)
지름 : …

② 파단면의 형상

1) 1차시험편의 파단면[29kgf] : 파단까지 소요시간 - 38분[14:28~15:03]-131100

2) 2차시험편의 파단면[27kgf] : 파단까지 소요시간 - 51분[15:13~16:04]-175950

3) 3차시험편의 파단면[25kgf] : 파단까지 소요시간 - 71분[16:15~17:26]-244950

4) 결 과 값 / S-N 곡선

5.고 찰