기계공학 실험 - 인장실험
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1. 실험목적
재료의 인장에서 인장강도, 항복강도, 변형률, 단면수축률, 탄성한계, 비례한계, 포아송비, 탄성계수 등을 측정하는 것을 주목적으로 하는 시험을 인장시험(tensile test)이라고 한다. 대부분의 구조물은 사용 중에 힘(하중)을 받게 된다. 그러므로 우선적으로 구조물재료의 특성을 이해하여 과도한 변형이나 파괴가 일어나지 않도록 설계에 주의를 기울여야 한다. 재료의 기계적 거동이란 외부하중에 대한 재료의 반응정도를 나타낸다. 특히, 외부의 힘과 이에 따른 재료의 변형사이의 관계를 나타낸다. 이 기계적 변형에 관련되는 성질을 재료의 기계적 성질 또는 역학적 성질이라고 한다. 기본적인 기계적인 성질에는 최대강도(Maximum Strength), 변형률(Strain), 탄성계수(Elastic Modules), 포아송비(Poison Ratio), 경도(Hardness), 인성(Toughness), 연성(Ductility), 피로강도(Fatigue Strength), 크리프(Creep), 강성도(Stiffness), 파괴인성(Fracture Toughness)등이 있다. 이와 같은 성질에 대한 외력으로 인장(Tension), 압축(Compression), 전단(Shear), 굽힘(Bending), 비틀림(Torsion) 등이 있다. 재료의 기계적 성질을 정확하게 측정하기 위해서는 실험실 조건을 실제 사용 환경과 거의 같도록 하여야 하며, 하중의 형태 및 하중을 받는 기간 및 주위 환경 조건 등을 고려하여야 한다. 재료 시험은 작용하는 하중상태 및 조건에 따라 정적 시험(Static test)과 동적 시험(Dynamic test)으로 분류된다. 정적 시험에는 정적 하중을 가하여 시험하는 것으로 정하중 시험이라고도 한다. 정하중 시험은 인장, 압축, 전단, 굽힘 및 비틀림 등의 강도 시험을 총칭한 것이다. 일반적으로 비교적 짧은 시간 내에 시험 목적을 달성할 수 있으나, 크리프 시험과 같이 긴 시간이 필요한 정적 시험도 있다. 정적 시험 방법에는 가장 널리 사용되는 시험법은 인장시험으로서 금속과 합금의 강도를 평가하기 위한 시험이다. 인장시험은 상온에서 수행하며, 항복강도, 인장강도, 연신률, 단면감소률 등 재료의 물성치를 결정하는 것을 그 목적으로 하고 있다.
2. 실험 장비
➀ 인장시험기의 원리
위의 그림은 인장시험기의 원리를 설명한 그림이다. 양쪽의 나사산이 회전 함으로 인하여 이송부가 상하로 움직이는 원리이다. 이송부가 위쪽 방향으로 이동하면 인장, 이송부가 아래쪽 방향으로 이동하면 압축이 된다.
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