전체 글50 재료의 가공특성 (6) - 재료시험 (2) [비틂] 비틂시험(torsion test)에서는 다음 그림에 보인 것과 같은 관(tube) 형상의 시편이 사용되며, 이는 단면에서의 응력과 변형률 분포상태가 근사적이나마 균일해지도록 하기 위함이다. 전단응력 τ는 다음 식으로부터 구해진다. 여기서 T는 시편에 작용하는 비틂모멘트이고, r 과 t 는 각각 시편의 시험부(잘록한 곳)에서의 평균반지름 및 두께이다. 시험부의 길이를 l, 비틂각을 ø[rad] 라 할 때, 전단변형률 γ는 다음 식으로부터 구해진다. 따라서, 비틂시험을 통하여 얻은 T 와 ø 의 관계로부터 전단응력 - 전단변형률곡선을 그릴 수 있다. 단조가공시 금속의 성형성을 평가할 목적으로 환봉에 대한 꼬임시험이 고온상태에서 수행되기도 한다. 파단시까지 꼬인 횟수가 많을수록 재료의 단조성 또는 가.. 2022. 9. 14. 재료의 가공특성 (6) - 재료시험 (1) [압축] 단조, 압연, 압출과 같은 금속가공공정에서는 소재에 압축하중을 가하여 원하는 형상으로 가공한다. 압축시험(compression test)은 시편을 한 방향으로 압축하여, 가공에 필요한 응력이나 압축시 재료의 거동에 관련된 정보를 얻을 수 있다. [1] 원주압축시험 원주압축시험은 원주형 시편을 준비하여, 이를 2개의 편평한 누름판(platen) 사이에 놓고 압축하여 소재의 응력-변형률곡선을 얻는 시험법이다. 그림 (a)에서의 변형양상은 이상적인 경우이고, 실제로는 그림 (b)와 같이 마찰에 의해 옆구리가 볼록하게 나오는 배럴링(barreling)이 생긴다. 즉, 금형과 접촉하는 시편의 양쪽 단면에서는 마찰에 의해 변형이 구속되어 다른 부위보다 적게 팽창된다. 압축시험시 배럴링이 생기면 신빙성 있는.. 2022. 9. 14. 재료의 가공특성 (5) - 변형에 따른 불안정성 [단순인장시의 불안정성] 소재가 인장을 받을 때의 불안정성(instability)은 서로 대립되는 2개의 작용이 동시에 일어나는 현상으로 볼 수 있다. 우선 시편에 작용하는 하중이 증가하면 단면적은 감소한다. 물론 네킹이 발생하는 부위에서의 단면적 감소가 훨씬 크다. 한편, 변형경화에 의해변형률이 증가할수록 재료는 더 강해진다. 시편에 작용하는 하중은 단면적과 강도의 곱이므로, 단면적의 감소속도가 강도의 증가속도보다 커질 때 불안정상태가 시작된다. 이러한상태를 기하학적 연화(geometric softening)라고도 한다. 앞에서 언급된 바와 같이 인장시험시 네킹의 시작점은 재료의 극한인장강도(UTS)에 해당되는 점이다. 이 점에서 하중-변형 곡선의 기울기는 0이 되며(즉, dP=0), 이때부터는하중이 .. 2022. 9. 12. 재료의 가공특성 (4) - 응력-변형률곡선 [응력-변형률곡선의 형태] 응력-변형률곡선은 재료마다 고유한 특성이며, 온도나 변형률속도의 영향을 받는다. 공업용 재료의 응력-변형률곡선은 다음과 같이 몇 가지 모델로 단순화시킬 수 있다. ① 완전탄성재료(perfectly elastic material) : 거동은 마치 강성도(stiffness) E를 가진스프링과 흡사하다. 유리, 세라믹, 주철과 같은 취성재료들의 거동이 이러한 형태의 곡선(그림(a))을 따른다. 재료가 견딜 수 있는 응력의 한계에 도달하면 바로 파단되며, 영구변형은 있다 하더라도 무시할 만하다. ② 강(剛)-완전소성재료(rigid-perfectly plastic material) : “강”이 의미하는 바와 같이무한대의 E값을 가진다. 응력값이 일단 항복응력 Y에 도달하면 변형하기 시작.. 2022. 9. 10. 재료의 가공특성 (3) - 항복조건 인장시험에서는 단순히 시편에 작용하는 인장응력이 재료의 일축항복응력 Y에 도달하면 재료가 소성변형을 시작하게 된다. 그러나 보다 복잡한 응력상태하에서는 재료의 항복 여부를 판단하기 위하여 재료에 작용하는 응력 성분들과 재료의 일축항복응력 사이의 관계를 명확히 할 필요가 있다. 이러한 관계를 항복조건(yield criterion)이라고 한다. 금속재료들의 경우 가장 보편적으로 사용되는 항복조건은 최대전단응력조건 (maximum-shearstress criterion)과 전단변형에너지조건(distorsion-energy criterion)이다. 여기에서는 재료가 연속이고, 균질이며, 등방성(isotropic)이라고 가정한다. 또한 인장응력은 양이고, 압축응력은 음이며, 재료의 인장항복응력과 압축항복응력의 크.. 2022. 9. 10. 재료의 가공특성 (2) - 인장시험과 소재의 변형거동 [응력과 변형률] 가공공정에서 소재가 변형되는 상태는 인장, 압축, 전단변형 중에서 어느 하나이거나 또는 이들 변형이 복합된 상태로 볼 수 있다. 소재의 기본적인 변형거동은 인장시험을 통하여 파악할 수 있다. 다음 그림에 나타낸 것과 같은 인장시편을 시험기에 걸어 잡아당기면 표점거리 l0는 점차 늘어나게 된다. 이때 소재가 받는 공학적 변형률(engineering strain)또는 공칭변형률(nominal strain)은 다음과 같이 정의된다. 또한, 소재가 받는 작용하중 P를 변형전 단면적 A0 로 나눈 값을 공학적 응력(engineering stress) 또는 공칭응력(nominal stress)이라고 한다. 변형의 정도가 심하여 단면적이 많이 변하는 경우에는 다음과 같이 작용하중을 변형중단면적 A .. 2022. 9. 7. 이전 1 ··· 3 4 5 6 7 8 9 다음
