비��림씄험

1. 실험 목적
다양한 조건의 강봉에 비��림 모멘트를 가했을 때 발생하는 비��림각을 측정하여 비��림 기둥에 영향을 주는 인자를 이해하도록 한다.
2. 실험 종류
1) 강봉의 비��림 변형
① 토크의 증가가 비��림 변형에 미치는 영향과 관계
2) 축의 길이에 대한 회전 변형
① 축의 길이의 증감에 따라 변화하는 회전 변형과의 관계
3) 강봉과 중공봉의 회전 강도 비교
① 강봉과 중공봉에 회전 강도 비교
② 강봉과 중공봉의 극관성모멘트의 영향
3. 기초 이론
그림 6.1과 같이 양단에 작용하는 짝힘(couple) T에 의하여 비��림을 받는 둥근 단면의 봉을 생각하여 보자. 이왿� 같은 하중 상태를 순수 비��림(pure torsion)이라 한다. 이 원형 봉의 단면이 대칭성을 고려하면 비��림이 발생하는 동안에 봉의 단면은 원형을 유지하면서 반경은 직선이고, 길이 방향의 축에 대하여 강체(rigid body)회전을 할 것이다. 또, 만약 봉의 총 비��림 각(total angle of twist)이 작을 경우 봉의 길이 L나 반경 r은 바뀌지 않을 것이다.
비��림을 받는 동안에 보의 한쪽 단은 다른 쪽 단에 대하여 길이 방향의 축에 대하여 회전을 한다는 것을 알 수 있다. 예를 들어 만약 봉의 왼쪽 단에 대하여 그림 6.1(a)왿� 같이 각 만큼 회전된 경우에 대하여 생각하여 보자. 봉 표면에서 길이 방향의 선 nn는 작은 각 만큼 회전하여 nn`가 될 것이다. 이 회전 때문에 dx만큼 떨어진 두 단면 사이의 표면 요소 abdc는 그림 6.1(b)에 나타낸 것과 같이 편능형(rhomboid) ab‘d`c로 찌그러진 모양이 되므로 점 b왿� d는 각각 b`왿� d`로 이동하게 된다. 요소의 길이 dx는 회전하는 동안 변화가 되지 않지만 모서리 각 는 변화하여 더 이상 가 아니다. 따라서 이 요소는 순수 전단(pure shear)이고, 전단 변형률(shear strain) r는 모서리 각 의 감소 양과 같다.