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 박벽원통 [Thin Walled Cylinder] 실험 |
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| 소개글 |
박벽원통 [Thin Walled Cylinder] 실험 |
| 요약 |
박벽원통 (Thin Walled Cylinder)
1. 실험 목적
박벽원통이 양끝이 열리거나 막힌 상태에서 내압을 받을 때 스트레인을 측정하여 이론치와 비교한다.
2. 이 론
1) 스트레인
물리학이나 공학에서 물체에 외부의 힘이 가해질 때 탄성체·소성체·유체 물질의 형태나 크기의 상대적 변형이나 변화를 표시하는 수.
변형률은 변형을 유발하는 기본적인 힘에 따라서 수직변형률(normal strain)과 전단변형률(또는 층밀리기 변형률：shear strain)로 나뉜다. 수직변형률은 물체의 모든 면에 압력이 가해지거나 길이 방향으로 인장이나 압축이 일어나고 있는 막대에서와 같이 물질의 면이나 단면에 수직인 방향으로 작용하는 힘에 의해서 생긴다. 전단변형률은 세로 방향으로 비틀린 금속관에서처럼 물체의 면이나 단면에 평행하거나 또는 그 면을 따라 작용하는 힘에 의해서 야기된다. 압력에 의해서 체적이 변형될 때 수직변형률을 수학적으로 표현하면 체적의 변화를 원래의 체적으로 나누어준 값이 된다. 신장(伸長)이나 길이 방향의 압축이 생길 때 수직변형률은 길이 변화를 원래의 길이로 나누어준 값이다. 앞의 각 경우에서 동일한 차원을 가지는 두 값의 비는 차원을 가지지 않는 순수한 숫자이다. 몇 가지 응용분야에서 압축을 통한 체적이나 길이의 변화(축소)는 음의 값으로 취하고 팽창이나 장력에 의한 변화(증가)는 양의 값으로 택한다. 이와 같은 관례에 의하면 압축변형률은 음의 값이고 인장변형률은 양의 값이다. 전단변형률에서 물질 내에서의 직각(90°)은 직4각형이 마름모꼴로 변형되기 때문에 그 크기가 변하게 된다. 따라서 그림에서처럼 금속관의 변형이 없을 때의 직각 CAF는 튜브가 뒤틀리게 되면 예각 BAF로 각도가 작아지게 된다. 따라서 직각의 크기는 각 BAC만큼 변하는데 이 각의 탄젠트는 정의에 의해서 선분 BC 를 선분 AC로 나눈 값이며, 이 비가 전단변형률이다. 변형이 없을 때는 이 값이 0이고 각 BAC가 증가하면 이 값도 점차 증가한다. 전단변형률도 역시 차원이 없는 수이다. |
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