§1
실험 개요
3점 굽힘은 취성 재료(세라믹·콘크리트)의 강도 평가나 보(beam) 구조물 설계 검증에 표준이다. 보의 가운데에 하중을 가하고 처짐을 측정해 탄성계수 E와 항복·파단 응력을 결정한다.
§2
이론 배경
처짐 식
중앙 처짐 δ = FL³/(48EI). I: 단면 2차 모멘트(직사각형 I = bh³/12). F vs δ 직선의 기울기에서 E 산출.
굽힘 응력
최대 응력 σmax = 3FL/(2bh²) (직사각형 단면). 파단 시점의 F로 굽힘 강도.
§3
실험 장치 및 시약
- — 만능시험기 또는 굽힘 시험 장치
- — 보 시편
- — 신율계 또는 다이얼 게이지
§4
실험 절차
- 1.시편 폭 b, 두께 h, 지지점 거리 L 측정.
- 2.하중 천천히 증가시키며 F·δ 동시 기록.
- 3.직선 영역에서 데이터 충분히 수집.
- 4.파단까지 진행하며 최대 하중 기록.
§5
데이터 처리
F vs δ 직선 기울기에서 E. 파단 F로 σmax 계산.
§6
예비보고서 항목별 작성 팁
이론
굽힘 모멘트와 응력 분포의 관계 (M = σI/y) 명시.
§7
자주 하는 실수
- — 지지점 마찰 무시
- — 처짐 측정 위치가 정확히 중앙 아님
- — 탄성한도 넘은 데이터로 직선 회귀
§8
자주 묻는 질문
Q. 3점과 4점 굽힘의 차이는?
3점은 하중 한 곳, 최대 응력이 그 점에 국한. 4점은 가운데 두 점에서 하중, 그 사이 영역이 균일 응력. 4점이 재료의 평균 강도 측정에 더 적합하지만 3점이 더 단순.
Q. 왜 취성 재료에 굽힘 시험이 자주 쓰이나요?
취성 재료는 인장에서 시편 파지 시 응력 집중으로 그립 부근에서 파단되어 시험이 어렵습니다. 굽힘은 시편을 단순 거치만 하면 되고 표면 응력 상태가 명확해 안정적. 세라믹·콘크리트의 표준 강도 시험.
§9
참고 표준·문헌
본 가이드는 다음 표준·교과서·핸드북의 정의·식·표준 절차를 따라 작성되었습니다. 학교 양식과 표준 절차가 다를 경우 학교 양식을 우선합니다.
- [1]Hibbeler, R.C. — Mechanics of Materials, 10th ed., Pearson, 2017
- [2]Callister, W.D., Rethwisch, D.G. — Materials Science and Engineering: An Introduction, 10th ed., Wiley, 2018