[공학] 재료역학실험 - 원통형 (Cylinder) 압력용기 설계 및 실험

1. 실험 목적

◎ 원통형 압력용기 설계를 위한 실험
◎ 원통형 음료 캔의 가압 상태에 대한 설계 타당성 검증
◎ Can의 내부 압력을 알기 위하여 Can의 스트레인을 측정
◎ 스트레인 게이지의 이해
◎ 스트레인 게이지를 이용한 스트레인의 특정
◎ 실험에서 측정한 스트레인을 이용하여 응력과 압력의 계산

2. 실험 이론

2.1 원통형 압력용기
원통형 탱크와 절단면에서의 응력분포
끝이 닫혀 있고 내적 압력 p를 가진 얇은 벽의 둥근 원통형의 탱크를 생각해 보자. 이 요소의 측면 위에 작용하는 수직응력 과 는 주응력이다. 응력의 방향에 의해 은 원주방향 응력이라 하고 마찬가지로 는 길이방향 응력이라고 부른다. 자유 물체도를 그려서 평형방정식을 세우면, 다음을 계산 할 수 있다.
◎ 원주방향 응력 ,
◎ 길이방향 응력 ,

위 두 식을 비교하면 임을 알 수 있다. 따라서 원통형 셀 속의 원주방향 응력은 길이방향 응력의 두 배이다. 여기서 각 방향으로의 변형률을 계산하면 다음과 같다.
◎ 원주방향 변형률
◎ 길이방향 변형률
여…(생략)