[기계공학실험]광탄성 실험

소개글

실험 과정은 다음과 같습니다
1. 광탄성 감도의 측정
2. 응력집중 계수의 측정

목차

1. 실험 목적

2. 실험 이론 및 원리
1) 광탄성
2) 광탄성 현상
3) 광탄성 응력해석의 원리
4) 광응력 법칙 및 광탄성 감도
5) 응력집중 계수

3. 실험 기구 및 장치
1) 실험 재료

4. 실험 방법
1) 광탄성 감도의 측정
2) 응력 집중계수 측정

5. 실험 결과
1) 광탄성 감도의 측정
2) 응력집중 계수의 측정

6. 토의 사항
1) 실험 고찰
2) 오차의 원인

본문내용

1. 실험 목적
1.1. 물체에 힘을 가하면 물체에 변형이 일어나고 상응하는 응력이 발생된다. 실험을 통해 하중에 의하여 물체가 변형될 때 변형상태를 알기 위한 광탄성의 효과를 사용하여 응력의 분포를 측정하는 법을 습득한다.
1.2. 물체에 힘을 가하면 응력을 발생하고 변형이 일어난다. 따라서 물체의 변형 정도를 알려면 응력의 방향과 크기를 알아야 한다. 본 실험에서는 응력 분포를 알기 위해 빛을 투과시키는 어떤 재료가 변형될 때 이들은 광학적으로 이중으로 반사편광하게 된다는 사실에 근거를 둔 광탄성 실험에 대해 공부한다. 특히 하중이 작용할 때의 주응력의 차이와 주응력의 방향을 측정함으로써 응력해석 방법을 익히고, 이의 응용능력을 배양하는데 있다.
1.3. 광탄성 실험의 원리와 개념을 이해하고 광탄성 감도 측정법, 광탄성 실험에 의한 응력집중계수 측정법, 그리고 광탄성 실험에 의한 구조물의 모델 해석 방법 등을 습득한다.

2. 실험 이론 및 원리
2.1. 광탄성
탄성체가 외력에 의해서 변형하여 복굴절을 일으키는 현상을 말한다. 판에 가해진 힘에 따라 복굴절된 상이 달라지므로 이 성질을 이용하여 가한 힘의 분포를 알 수 있다. 투명한 탄성체의 판(板)으로 모형을 만들어, 이에 외력을 가해서 판에 수직으 로 편광(偏光)을 통과시키면 줄무늬가 나타난다. 이 현상을 광탄성이라 한다. 이 줄 무늬가 나타나는 형태는 판의 내부에 생긴 응력(내력)에 따라 여러 가지로 변한다. 따라서, 이 줄무늬를 적당한 방법으로 분석하면 응력의 크기나 분포를 알 수 있다. 등방등질(等方等質)의 투명체에 외력을 가하면 광학적으로는 등방체가 되지 않고 복굴절성(複屈折性)을 띠게 된다. 이 인공적 복굴절의 세기는 외력에 비례하며, 따 라서 반대로 복굴절의 세기를 측정해서 외력을 알 수 있다.

2.2. 광탄성 현상
고체가 하중을 받으면 물체 내부에 응력이 생기는데, 이러한 응력은 분자들의 상대적 위치의 변화에 관계된다.

참고 자료

재료강도시험법, 김엄기, 오범석, 남승훈, 전성식 공저, 두양사, 2006 p.241-260
재료시험, 유홍균, 유승원, 이승호 공저, 청호, 2003 p.189-200