스트레인 게이지에 의한 변형률 및 하중 측정 실험

1. 실험목적

스트레인 게이지를 이용하여 스트레인을 측정하는 기본 계측방법을 습득하고, 스트레인 증폭기에서 얻어진 아날로그 신호를 디지털 신호로 바꾸어, PC로 데이터를 처리하는 방법을 연습한다. 외팔보 계의 구성 및 보정 방법을 이해하고, 외팔보에 걸리는 임의의 하중을 측정하여 데이터를 처리하는 기법을 이해한다. 또한 응력-변형률 관계로부터 탄성계수를 구하는 방법을 확인하며, 관련된 고체역학의 주요 내용을 복습하고자 한다.
- 스트레인 게이지 -
<스트레인 게이지의 종류>

① 전기식 스트레인게이지(electrical strain gage)

구조체가 변형을 일으킬 때에 부착된 스트레인게이지의 전기적 저항이 변하여 이로부터 변형률을 측정하는 것.

② 기계식 스트레인게이지(mechanical strain gage)

두 점 사이의 미소한 거리변화를 기계적으로 측정하여 구조체의 변형률을 측정하는 것.
<스트레인 게이지 사용 시 주의사항>

① 스트레인 게이지의 저항이 스트레인에 따라 정확히 변하도록 설계하는 것.

저항이 0.1V 정도 반응하는데 매우 작은 양의 변화 (0.01V) 정도 …(생략)

② 물체게 스트레인이 정확하게 반영될 수 있도록 게이지를 잘 부착하는 것.

2. 실험 내용 및 이론적 배경

(1) 실험 내용

① 스트레인 게이지 부착

② 변형률-출력 관계 규명 (Calibration; 보정)

③ 분동을 이용 하중 가함

④ 측정된 하중-스트레인 값으로 하중-스트레인 관계 구함

⑤ 모멘트에 의한 굽힘 응력 및 응력-변형률 관계를 이용하여 재료의 탄성 계수 계산

① 외팔보에서의 평형 방정식

② 굽힘 모멘트-응력 관계식

③ 응력-변형률 관계식

④ 굽힘 모멘트를 받는 재료의 탄성 계수