기초 공학실험 - 인장실험

기초 공학실험
-인장실험-

1. 실험목적

인장시험은 재료강도에 관한 기초적인 자료를 얻을 목적으로 수행되는 공업시험 중에서 가장 기본적인 시험으로, 보통 환봉이나 판 등의 평행부를 갖는 시험편으로 축방향으로 인장하중을 가해 하중과 변형을 측정한다. 보통 이로부터 측정할 수 있는 값은 연성재료와 취성재료가 다르며, 연성재료에서는 인장강도, 항복점, 연신율 및 단면수축률 등을 구하고, 취성재료에서는 인장강도와 연신율을 주로 구하게 된다. 또한 그 외에 인장시험에 의해 측정될 수 있는 재료의 기계적 성질로서는 비례한도, 탄성한도, 탄성계수 포와송비 등이 있다.

2. 실험원리
AB - 탄성 변형구간

CDE - 항복구간

EF - 변형경화구간

FG - 넥킹구간

B - 비례한도

C - 상항복점=탄성한도

D - 하향복점=항복응력, 항복강도

F - 극한응력=극한강도

G - 진응력=P/줄어든단면적

G = 공칭응력=P/최초단면적

그림 1 응력- 변형률 선도

➀ AB : 탄성변형구간 Linear region
탄성변형 : 시험편에 가한 하중이 적을 때 하중을 제거하면 변형은 원래의 길이로 되돌아 가는데 외력을 제외하면 원래의 길이로 돌아가는 변형을 탄성 변형이라 한다.
A에서 B점까지는 응력과 변형률이 비례하나, B점이상에서는 응력과 변형률의 비례성은 존재하지 않는다. 그러므로 B점에서의 응력을 비례한도라고 한다. 한계 하중을 원래의 단면적으로 나눈 값으로 계산한다.
AB구간에서의 직선 경사률을 비례정수 E를 탄성계수 혹은 영계수라 하며 재료상수이다.
➁ CE : 항복구간 Yielding or Perfect plasticity
비례한도 이상으로 하중이 증가함에 따라 변형률은 응력의 증가량에 비해 빨리 증가한다. 즉, 응력 변형률 선도의 기울기가 작아짐
항복 : D점에서 수평이 되며, 인장력(하중)의 증가 없이도 상당한 늘음이 발생한다.
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