[건설] 3축 압축 변형률 측정 시험

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2008.11.11 / 2019.12.24
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목차: ■ 실험 목적
■ 실험장비
■ 실험관련 이론 및 주의사항
■ 실험 순서
■ 실험 결과 및 분석
■ 고찰 및 오차원인 분석

본문내용: ■ 실험 목적

① 응력해석, 강도해석 등에서 측정대상이 되는 역학적 파라미터로서는 힘, 응력, 압력변위, 변형률 등을 생각할 수 있다. 이 중, 변형률은 변형률 자체를 측정하거나 또는 변위를 측정하여 이로부터 얻는, 이 두 가지 경우가 대부분이다. 변형률의 측정은 전단변형률 보다는 측정하기 쉬운 수직 변형률을 측정하는 것이 보통이며, 변형률을 측정하는 대표적인 방법에 스트레인게이지를 이용하는 방법이 있다.

② 모든 구조용 부재는 외부 하중이나 힘을 받을 때 어느 정도 변형을 하게 되며 이 변형을 정밀하게 측정하기 위하여 이 스트레인게이지를 이용한다. 변형률은 실험 응력 해석의 열쇠가 되는 것일 뿐 아니라 다양한 기계적 형식의 입력, 즉 힘, 토크, 변위, 압력, 온도, 운동 등을 위해서도 측정될 수 있다. 이러한 이유 때문에 스트레인게이지는 모든 형태의 계측계에 2차 변환기로 매우 광범하고 성공적으로 사용된다. 그것들의 응답 특성은 우수하고 신뢰할 수 있을 뿐 아니라 상대적으로 선형이며 값도 싸다. 그러므로 실험적 작업과 관련하여 사용법과 응용 기법을 숙달하여야 할 것이다.

③ 이번 실험에서는 스트레인게이지의 원리와 이용방법을 이해하고 스트레인게이지를 이용하여 주어진 하중에 대한 변형률을 측정한다.

■ 실험장비
구분
실 험 장 비
비 고
1
∘변형률 게이지
• 변형률을 측정하는 센서역할을 하는 장비로 지정된 지점에 부착한다.
2
∘정적변형률 측정기
• 변형률 게이지를 연결하여 변형률을 측정하는데 사용된다.
3
∘재하용 하중 추
• 1㎏추를 2개씩 재하하면서 10㎏까지 재하
4
∘시험봉
• 사포질을 하여 변형률게인지를 부착하여 실험에 이용된다.
5
∘CN접착제
• 변형률 게이지와 시험봉을 부착할 때 사용되며 주의가 요망된다
6
∘줄 자
• 지정된 지점에 게이지를 정확히 부착하기 위해 측정시 이용된다.
7
∘사 포
• 시험봉과 게이지 사이의 부착을 위해 표면을 다듬는데 사용된다.
8
∘아세톤
• 게이지 부착전 불순물 제거 및 표면을 정돈하기 위해 이용된다.
9
∘절연테이프
• 시험봉에 게이지를 부착시킨후 나머지 부분을 고정시키기 위해 사용된다.
10
∘면장갑
• 게이지 부착시 안전사고를 예방하기 위해 사용된다.
11
∘기름종이

■ 실험관련 이론 및 주의사항

(1) strain

- 스트레인은 변형도 또는 변형률을 나타내며, 어느 물체가 인장 또는 압축을 받을 때 원래의 길이에 대하여 늘어나거나 줄어든 길이를 비율로 표시한 값을 일컫는다. 따라서 스트레인은 단위를 갖지 않으며 굳이 단위를 표시하려면 cm/cm, mm/mm 등으로 표시할 수 있다.

※ Strain의 다양한 측정 방법

- 편위법(Deflection Method)
전압이나 전류를 측정하는 멀티 테스터와 같이 아날로그 신호를 눈금으로 세분화하여 비교하는 방법으로, 변환기의 특성으로부터 발생하는 변동성분이나 기타 노이즈를 포함하여 표시하여 오차의 원인을 갖게 된다.

- 제로법(Zero Method or Null Method)
측정량을 가늠할 수 있는 기준을 정하여 직접 측정량과 비교하면서 균형을 맞추어 기준량으로 측정값을 결정하는 방법이다. Thermocouple을 이용한 온도 측정이 좋은 예.

- 보상법(Compensation Method)
측정량을 기준량으로 뺀 후 나머지 값을 편위법으로 측정하는 방법이다. 즉 오프셋(Offset)을 하고 측정하는 것으로 기준량으로부터 차이만을 측정하므로 상세한 측정 값을 얻을 수가 있다.

- 치환법(Substitution Method)
측정량의 크기를 얻고, 동일한 측정기로부터 그 크기와 동일한 기준량을 얻어서 측정하거나, 기준량과 측정량을 번갈아 가면서 측정한 결과로 측정 값을 얻는 방법이다.

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