고체역학 재료역학 압력용기 실험 (Strain gauge)

목차

1.실험목적
2.이론
3.순서
4.결과 분석
5.결론과 고찰

본문내용

재료역학에 있어서 가장 중요한 Factor중 하나는 바로 Factor of Safety (안전계수)이다. 보통 안전계수는 재료가 견딜 수 있는 Stress (Yield Stress or Ultimate Strength)대비 그 재료에 가해 질 수 있는 최대 stress (allowable stress)로 정의된다. 이 때 보통, allowable stress를 재료의 한 지점에서 가장 강한 응력 (주응력, Principal stress)로 사용한다.
이번 실험에서는 Pressure Vessel (용기압력) 에 각 00와 900방향으로 (주응력축, Principal axes) strain gauge라는 전기장치 (센서)를 부착하여, 1) 실험적으로 각 방향의 Strain값과, 주응력에 의한 strain이 얼마나 일어나는지를 이론적으로 계산하여 알아내고 2) 실험적 Strain값과, 이론적 주응력값을 이용하여 이론적 Young’s Modulus와 Poisson’s ratio를 구하는 것 3) Young’s Modulus와 Poisson’s ratio의 이론값과 실험값에 대한 오차율 4) 알려진 방향의 Strain값들을 통해서, 임의의 방향의 좌표계에 있는 Strain값으로 좌표계의 방향을 역으로 계산해 내는 것 위의 4가지 작업을 하는 것이 이번 실험의 목표이다.

이론
1) Principal Stress
Second order Tensor인 Stress는 First Order Tensor인 Force와 마찬가지로 좌표계에 따라 x, y성분에서의 stress크기가 달라진다. 즉, 좌표계의 방향 (θ)를 [보는 관점] 돌리면서 가장 큰 힘을 찾듯 제일 큰 응력 (Principal stress)을 찾을 수 있다. 위의 그림은 x-y좌표로부터 θ방향만큼 돌린 좌표계로 좌표 변환하여 일반화 시키는 과정이다. x’축에 대해서 σ_x',τ_x'y'을 구한 식은 아래와 같다. 그리고, 좌표계에서 Force를 두 수직성분으로 나누듯, Stress또한, y’성분이 존재하여, 이에 대해서 구하면, 이미 일반화 시켜 놓은(1)식에 θ → θ +π/2 을 넣어 구 할 수 있다.

참고 자료

Mechanics Of Materails/ RC. HIBBELER/ Eight Edition In SI units/ Prentice Hall