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재료 상수

Overview

출처: 로베르토 레온, 버지니아 공대, 블랙스버그, 버지니아 토목 및 환경 공학부

수백만 개의 동일한 복사본이 만들어지고 광범위한 프로토 타입 테스트가 가능한 자동차 나 토스터의 생산과는 달리 각 토목 구조는 독특하고 재현비용이 매우 높습니다 (Fig.1). 따라서 토목 엔지니어는 분석 모델링에 광범위하게 의존하여 구조를 설계해야 합니다. 이러한 모델은 현실의 단순화 된 추상화이며 성능 기준, 특히 강도 및 강성과 관련된 성능 기준이 위반되지 않도록하는 데 사용됩니다. 이 작업을 수행하기 위해 엔지니어는 구조가 하중에 어떻게 반응하는지, 즉 힘과 변형이 어떻게 관련되는지, (b) 재료(예: 강철 및 콘크리트)가 응답에서 어떻게 다른지 구별하는 일련의 상수와 같은 두 가지 구성 요소가 필요합니다.

Figure 1
그림 1: 세계 무역 센터 (뉴욕) 교통 허브.

오늘날 대부분의 엔지니어링 설계는 선형 탄성 원리를 사용하여 구조물의 힘과 변형을 계산합니다. 탄력이론에서는 스트레스와 긴장 사이의 관계를 설명하기 위해 여러 가지 재료 상수가 필요합니다. 응력은 단위 영역당 힘으로 정의되며 스트레인은 해당 차원의 원래 크기로 분할된 힘을 받을 때 치수의 변화로 정의됩니다. 이러한 상수의 두 가지 가장 일반적인 것은 긴장에 대한 스트레스를 포함하는 탄성 (E)과 경도 변형에 대한 측면의 비율인 푸아송의 비율 (θ)입니다. 이 실험은 힘 (또는 응력) 및 변형 (또는 변형)을 측정하기 위해 건설 재료 실험실에서 사용되는 일반적인 장비를 소개하고, 일반적인 알루미늄 바의 E 및 θ를 측정하는 데 사용합니다.

Procedure

탄력과 푸아송의 비율의 계수

본 원에서 학생들은 보편적 인 시험 기계를 운영하는 데 필요한 사용 및 안전 예방 조치에 대해 교육을 받았다고 가정합니다.

  1. 직사각형 알루미늄 막대를 가져옵니다 (12 in. x 1 in. x 1/4 in.); 알루미늄 6061 T6xxx 또는 더 강한 것이 좋습니다. 구멍은 한 빔 끝에서 약 1in. 로딩 포인트역할을 하도록 드릴링해야 합니다.
  2. 빔의 위표면의 구멍 중앙에서 약 8.0in. 빔의 위치를 표시합니다. 로제트 스트레인 게이지에 대한 정렬 표시를 그리고 로제트의 축이 빔의 세로 축에 작은 각도(약 10°~ 15°)로 기울어졌는지 확인합니다.
  3. 빔의 아래쪽 표면에 유사한 위치를 표시합니다. 단일 스트레인 게이지는 여기에 설치되며 빔의 세로 축과 정렬되어야 합니다.
  4. 칼리퍼를 사용하여 바의폭(b)과두께(t)

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Results

쉽게 조작하고 그래프를 전송할 수 있는 데이터를 스프레드시트에 가져오거나 전사해야 합니다. 수집된 데이터는 표 1에 표시됩니다.

로제트 스트레인 게이지는 빔의 주축과 정렬되지 않기 때문에, 로제트 균주는 ε1,2(Eq. 9) 및 ε(Eq. 10)에 대한 방정식에 입력하여 주균을 계산하여 표 2에 표시된 데이터를 생성한다. 표는 측정된 응력과 주응...

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Application and Summary

본 실험에서 탄성(E) 및 푸아송의비율(v)의계수를 측정하였다. 이 실험은 로제트 균주 게이지를 사용하여 실험실 환경에서 이러한 상수를 측정하는 방법을 보여줍니다. 획득한 값은 각각 10,000ksi 및 0.3의 게시된 값과 잘 일치합니다. 이러한 값은 엔지니어링 설계를 위한 탄성 이론을 적용하는 데 핵심적이며, 본원에 설명된 이 실험 기술은 재료 상수를 획득하는 데 사용되는 기술의 전형이다....

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Tags
Material ConstantsEngineering DesignTheory Of ElasticityPrototype TestingCivil Engineering StructureAnalytical ModelingModulus Of ElasticityPoisson s RatioStressStrainConstruction Materials LaboratoryAluminum BarLinear ElasticityHooke s LawForceDeformationStress strain Relationship

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0:07

Overview

1:12

Principles of Elasticity Theory

4:40

Protocol to Determine Modulus of Elasticity and Poisson's Ratio

7:41

Data Analysis and Results

9:52

Applications

10:52

Summary

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