[압력용기의 응력측정] 압력용기의 응력측정

♣압력용기의 응력측정♣
1. 실험 목적
일정압력을 가하였을 때 압력용기에 나타나는 하중과 변형율의 관계를 측정하여 이론에 의한 응력값과 비교 검토한다.

2. 기본 이론

2.1 중요 변수에 대한 이해
2.1.1 Poission Ratio(ν)
어떤 한 방향으로 하중을 받는 부재에서는 하중의 방향뿐 아니라 하중에 수직한 방향으로도 변형이 일어난다. 하중방향의 변형율을 ε1이라 하고 하중방향에 수직한 방향의 변형율을 ε2라 하면 ε1과 ε2사이에는 다음과 같은 관계가 성립한다.


이렇게 정의된 Poisson Ratio는 비례한도 내에서 금속마다 일정한 값을 가지게 되며 대부분의 금속은 1/4～1/3의 값을 가지고 일축 응력하에서 유효하다. 역수를 Poisson 수라고 하며 m으로 나타낸다. 그리고 종탄성계수(E)왿� 횡탄성 계수(G)는 다음과 같은 관계를 갖게 된다.



2.1.2 응력과 변형율의 관계
일반적인 재료를 인장하면 일정 범위 내에서 그 재료에 가한 힘은 재료의 변형에 비례하고, 외력의 크기왿� 변형량은 일정한 관계를 유지한다. 이것은 외력에 상응하는 힘이 재료의 내부에서 발생된다고 생각하며, 이 때의 단위 면적당의 힘의 크기를 응력(스트레스(stress))이라고 한다.
일반재료는 인장을 가하면 늘어나고, 압축력을 가하면 오그러드는 성질을 가지고 있으며, 재료에 인장을 주어 늘어난 길이를 ΔL, 원래의 길이를 L이라고 할 때, 늘어난 비율(ΔL/L)을 변형율 (길이방향 변형율-스트레인(strain))이라 하고 ε의 기호로 나타내고, 이것에 대한 전단 변형은 γ로 나타낸다. 즉 변형률은 다음과 같이 정의된다.
연강재의 재료시험편을 인장 시험기에서 하중을 가해, 그 응력과 변형의 관계를 나타내보면 일정영역까지는 응력과 변형율은 선형적으로 비례한다. 이 영역을 탄성 영역이라한다.
이것을 후크(Hook)의 법칙이라 하며 수식화 하면 다음과 같다.