아주대학교 기계공학응용실험 - 캔 압력 측정을 통한 실린더 형상 용기 변형률의 이해

소개글

"아주대학교 기계공학응용실험 - 캔 압력 측정을 통한 실린더 형상 용기 변형률의 이해"에 대한 내용입니다.

목차

1. 실험 목적
2. 실험 이론
3. 실험 장치
4. 실험 방법
5. 실험 결과
6. 실험 고찰
7. 결 론

본문내용

1. 실험 목적
캔의 개봉 전과 개봉 후의 압력변화를 스트레인게이지를 이용하여 측정한다. 측정을 진행하는 과정에서 스트레인게이지의 작동 원리와 휘스톤 브리지 회로의 구성을 이해한다.

2. 실험 이론
스트레인게이지는 변형률을 측정하는 센서로써 공학의 많은 분야에서 이용된다. 모든 금속은 단면의 크기가 같은 경우 길이가 길어질수록 전기저항이 증가하는 특성을 가지고 있는데, 이러한 특성을 가진 금속에 스트레인게이지를 부착하고 금속의 길이를 변화시키면 금속에서 측정되는 전기저항이 달라지고 이를 통해 변형률을 알아낼 수 있다. 한편 변형이 일어났을 때 스트레인게이지의 변형률을 이라고 하고 변형에 따른 전기저항의 변화율을 라고 하자. 스트레인게이지의 변형률에 대한 전기저항의 변화율의 비를 GF(Gage Factor)라고 하며 이는 곧 스트레인게이지의 감도를 의미한다. 일반적인 스트레인게이지의 GF는 2 정도이며 datasheet를 통해 정확한 GF의 값을 알아낼 수 있다.
이번에는 인장응력을 받는 알루미늄캔의 변형률에 대해 알아보자. 알루미늄캔을 개봉하지 않았을 때 내부압력은 대기압보다 높으며 이는 곧 캔의 내부에서 외부 방향으로 압력이 작용함을 의미한다. 이에 따라 캔은 원주방향과 높이방향으로 인장력을 받음을 추론할 수 있는데, 이때 원주 방향으로의 응력을 , 높이 방향으로의 응력을 이라고 하면 , (P: 캔 내의 압력, T: 단위 길이당 인장력, D: 캔의 지름, t: 캔의 두께)의 관계를 가진다.
한편 이번 실험에서 궁극적으로 얻어야 하는 값은 응력이 아닌 캔 내부의 압력이므로 우리는 이미 알고 있는 Hooke’s law를 통해 응력을 변형률의 식으로 바꾸고 이를 통해 압력식을 구해야 한다.
Hooke’s law는 (E: Young’s modulus, : poisson’s ratio)와 같으며 이 관계식의 응력자리에 위에서 구한 응력식을 넣으면 결과적으로
의 식을 얻을 수 있다.

참고 자료

없음