비틀림 시험(Torsion test)
1. 시험목적
비틀림 시험은 각종 형태의 단면을 갖는 봉이나 실물, 모델 등에 비틀림 모우멘트를 가하여 재료의 전단 탄성계수, 전단 항복점, 비틀림 전단강도, 전단 응력과 전단 변형 도와의 관계등, 비틀림에 대한 재료의 성질을 알아보기 위한 것이다.
공업시험으로서의 비틀림 시험은 주로 비틀림 모우멘트를 받는 구동축, 크랭크축 등에 행하여지나, 본 시험에서는 저탄소강, 황동, 알루미늄합금 또는 주철등 의 환봉 시험관을 사용하여 행한다
2. 이론
비틀림 시험은 인장시험 만큼 많이 요구되지는 않으나, 공학적 응용과 소성흐름의 이론적인 연구에 유용하다. 일반적으로 비틀림 시험편은 환봉이 사용되며, 이것은 응력 계산에서 가장 간단한 형태이기 때문이다.
그림 2.7과 같이 양단에 비틀림 모우멘트를 받는 원형 단면봉의 비틀림에 대하여 고찰하여 보면, 외력으로 작용하는 비틀림 모우멘트 T는 횡단면에 작용하는 전단응력의 축심 0에 대한 모우멘트의 합과 같아야 하므로 식(2-6)과 같이 표시된다.
(2-6)
탄성역 내에서는 응력이 반지름에 비례하므로 이고 식(2-6)은
(2-7)
와 같이 된다. 여기서 는 r=a에서의 전단응력이다. 식(2-7)로 부터
(2-8)
여기서 J는 단면의 극관성 모우멘트 이며, J= 이다. 중실 원형 단면봉의 경우에는
J= 이므로 는 식(2-9)로 된다.
(2-9)
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2011.03.10
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