재료역학실험 | 보/빔에서의 처짐

 

 

 

TIP

 

 

3종의 강성이 다른 보(알루미늄, 황동, 강재) 모형의 처짐 실험을 실시한다. 하중 처짐의 상관관계 등을 통하여 보의 처짐 이론을 이해한다.

 

 

 

보에 작용하는 하중에 의하여 처짐이 발생한다. 단순보에 작용하는 하중의 크기와 위치, 그리고 보의 형태에 따라 처짐의 정도가 달라질 것이다. 실험을 하면서 처짐에 대하여 기초적인 지식을 쌓을수 있을 것이다. 처짐은 중요하다고 생각한다. 구조물의 안정성에도 영향을 줄 것이다.

 

비싼 장비를 이용하여 임의의 하중을 재하하여 실제로 예상되는 값이 나오는지 직접 확인하고 계산할 수 있는 좋은 기회가 되는 실험이 될 것이다.

 

일반적인 공학의 응용에 있어서 Beam의 설계 및 해석은 매우 중요하다. Beam을 이용한 여러 구조물의 설계 시 하중의 종류, 방향에 따라 그 처짐 정도를 아는 것은 회전체의 진동이나 구조물의 안전성의 확보를 위해 매우 중요하며 발생하는 처짐은 그 양이 제한되어야 한다. 본 실험에서는 보의 단면의 도심을 지나는 길이방향 축의 처짐 선도인 탄성곡선 (Elastic curve)을 이용한 이론값과 실제 실험을 통한 측정값으로 비교해보며 이론의 정당성 여부를 확인해보고 재인식하는데 목적이 있다.

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실험 방법

실험 1 -외팔보의 처짐

1) 버니어 게이지를 사용하여 보로 사용할 알루미늄의 깊이와 너비를 측정한다.(실제시험에서는 줄자 사용)

 

2) 실험값을 기록하고 단면 2차 모멘트를 계산하여 사용하라.

 

3) 뒷판에서 꺽쇠와 날 끝을 제거한다. 그림 4에서처럼 외팔보하나를 설치 한다.

 

4) 디지털 변위계를 보의 위치에 밀어 넣고 후방에 손가락 너트를 사 용하여 죈다.

 

5) 날 끝 걸이를 보이는 대로 밀어 넣는다. 프레임을 가볍게 두드리고 디지털 변위계를 ‘origin' 버튼을 사용하여 0에 맞춘다.

 

6) 질량을 추가할 때마다 프레임을 가볍게 두드린다. 질량이 증가할

 

실험 2 - 단순 지지보의 하중 - 변위 상관도

1) 양쪽에 붙어 있는 두 개의 클램프를 분리시킨다.

 

2) 모듈 뒷면에 각 클램프 마다 두 개의 손잡이 달린 나사를 풀어 구 속되지 않게 한다. 이때 근사적으로 한쪽은 힌지, 한쪽은 롤러의 역할을 한다고 가정한다.

 

3) 박판형 추걸이를 원하는 간격으로 조절한다.

 

4) 추를 걸어 하중을 변화시키며 처짐을 측정한다.

 

실험 3 - 단순보의 지간과 처짐 상관관계

1) 지간을 그림과 같이 200㎜에서 50㎜씩 증가시켜 500㎜까지 넓히며, 동일 하중에서의 처짐 값을 비교한다.

 

2) 지간의 3제곱에 비례하는 것을 확인하기 위해서 상관도를 그려본 다.

 

3) 실험에서는 300g의 W값을 실험에 사용하였다.

 

실험 4 - 처짐의 형상과 곡률 반경의 측정

1) 박판형 추걸이 두 개를 400㎜ 간격을 두고 중앙에 위치시켜 준 다.

 

2) 그 위에 실험 부재를 올려 놓는다

 

3) 중심에 추를 걸어 놓은 후 디지털 처짐계를 좌에서 우로 혹은 우 에서 좌로 일정한 간격을 두고 이동시켜 가면서 그 값을 기록한다.

 

4) 그래프로 나타낸 후 곡률 반경을 계산한다.

 

5) 실험에서 300g의 W값을 실험에 사용하였다.

 

실험 5 - 보의 강성 별 모멘트와 곡률의 상관관계 측정

1) 양단에 내민보를 갖는 단순보를 만든다

 

2) 양단에 하중을 증가시키면서 중앙 지간의 중앙점의 처짐을 측정 한다.

 

3) 곡률을 계산하고 모멘트의 곡률의 상관도를 그려 본다.

 

4) 강성이 다른 보에 대하여 실험을 계속한다.(이번실험은 알루미늄 보밖에 없기 때문에 한번만 실험한다.)

 

 

 

[재료역학실험]보/빔에서의 처짐 레포트