비��림 시험

4.비��림 시험(Torsion Test)
1.시험의 목적 (Object)
재료의 비��림 거동을 시험한다. 전단탄성계수, 전단항복강도, 전단강도를 측정한다.
2.이론 (Theory)
원형 단면의 부재를 비틀면 표면에 최대전단응력이 생기고 중심의 응력은 0이다. 즉, 반경방향으로 응력 분포가 생긴다. 탄성역역 내에서의 응력분포는 직선적이며 계산은 가능하다. 소성역에서는 전단력의 계산에 대담한 가정을 필요로 한다. 이 때문에 계산으로 구한값과 이론값은 차이가 많이 나게 된다. 그러나 비��림 시험법은 다음과 같은 이유로 중요하다. 먼저 횡탄성계수를 직접 구할 수 있다. 또 기술적으로는 동력전달요소로서 축 등의 비��림에 대한 강도를 알 필요가 있다. 더욱 인장이나 압축과는 다르게 큰 비��림변위를 주어도 시편의 단면적은 거의 변화하지 않는다. 이것은 연성재료의 가공성을 판정하기에 편리하다.
비��림 시험은 인장시험만큼 많이 요구되지는 않으나, 공학적 소성흐름의 이론적인 연구에 유용하다. 일반적으로 비��림 시험편은 환봉이 사용되며, 이는 단면에서의 응력과 변형률 분표상태가 근사적이나마 균일해지도록 하기 위함이다.
전단응력는 다음 식으로 구해질 수 있다.
여기서 T는 시편에 작용하는 비��림모멘트(twisting moment혹은 torque)이고, r과 t는 각각 시편의 시험부(잘록한 곳)에서의 평균 반경 및 극관성 모멘트이다.
전단변형률 는 다음과 같다.
여기서 l은 시험부의 길이이고, 는 비틂각(rad로 표시)이다. 따라서 어떤 재료의 비틂시험을 통하여 얻은 시험결과(즉, T왿� 의 관계)로부터 전단응력-전단변형률곡선을 그릴 수 있다.
전단 탄성계수
전단탄성률, 층밀리기탄성률이라고도 한다. 외부의 힘에 의해서 모양은 변하지만 부피(체적)는 변하지 않는 경우에 모양이 변하는 비율을 나타낸다. 따라서 외부의 힘에 의해서 물체의 모양이 변하기 어려운 정도를 나타낸는 것으로, 물질에 따라 고유한 값을 가지며, 이 값이 작은 것일수록 같은 힘에 대해 큰 변형이 나타난다.