5138
Torque
실험 값
이론 값
오차
단위
Nm
radians
radians
%
data값
0
0
0
0
0.05
0.094333
0.063935
47.54488
0.1
0.172667
0.127871
35.03224
0.15
0.247667
0.191806
29.12349
0.2
0.326
0.255741
27.47252
0.25
0.406667
0.319677
27.21184
Torque
실험 값
이론 값
오차
단위
Nm
radians
radians
%
data값
0
0
0
0
0.05
0.048
0.0305219
57.264128
0.1
0.082
0.0610438
34.329776
0.15
0.119
0.0915657
29.961328
0.2
0.153
0.1220876
25.319852
0.25
0.187
0.1526095
22.5349664
⑥ 황봉 중공축 및 중실축의 비교
토크
길이
단면2차모멘트
전단 탄성계수
실험 비틀림 각
Nm
m
x10-12m4
GPa
radians
0
0.5
9.07
38
0
0.05
0.5
9.07
38
0.121333
0.1
0.5
9.07
38
0.212333
0.15
0.5
9.07
38
0.301
0.2
0.5
9.07
38
0.393
토크
길이
단면2차모멘트
전단 탄성계수
실험 비틀림 각
Nm
m
x10-12m4
GPa
radians
0
0.5
10.29
38
0
0.05
0.5
10.29
38
0.089444
0.1
0.5
10.29
38
0.168889
0.15
0.5
10.29
38
0.244889
0.2
0.5
10.29
38
0.323333
0.25
0.5
10.29
38
0.404889
⑦ 각 재질에 따른
실험 TL
이론 TL
오차
실험Jq
이론Jq
오차
Nm
Nm
%
x10-13
x10-13
%
0.001
0.001
0
0.09
0
0
0.025
0.025
0
3.16
3.140704
0.6144
0.050333
0.050333
0
6.286667
6.281407
0.083733
0.074667
0.074667
0
9.436667
9.422111
0.154489
0.1
0.1
0
12.51
12.56281
0.4204
0.124333
0.124333
0
15.59
15.70352
0.72288
실험 TL
이론 TL
오차
실험Jq
이론Jq
오차
Nm
Nm
%
x10-13
x10-13
%
0.001
0.001
0
0.19
0
0
0.024667
0.0246667
0
6.466667
6.578947368
1.706667
0.049667
0.0496667
0
13.04333
13.15789474
0.870667
0.074667
0.0746667
0
19.61667
19.73684211
0.608889
0.099
0.099
0
26.06
26.31578947
0.972
실험 TL
이론 TL
오차
실험Jq
이론Jq
오차
Nm
Nm
%
x10-13
x10-13
%
0.001
0.001
0
0.19
0
0
0.025333
0.025333
0
6.64
6.578947
0.928
0.049333
0.049333
0
12.95333
13.15789
1.554667
0.074667
0.074667
0
19.59667
19.73684
0.710222
0.099
0.099
0
26.04
26.31579
1.048
0.124667
0.124667
0
32.72333
32.89474
0.521067
6. 결과 및 고찰
각 시편에서 실험값과 이론값을 비교한 표를 보면, 황봉 중실축의 오차가 가장 크고, 강봉 중실축이 처음에는 황봉 중공축보다 더 컸으나 점점 황봉 중공축 보다 오차가 작아지는 것을 볼 수 있다.
그리고, 봉의 재질에 따른 비틀림 각을 비교하기 위해, 실험한 비틀림 각을 한 그래프에 나타내었는데, 그래프를 보면 황봉 중실축> 황봉 중공축 > 강봉 중실축 순으로 비틀림 각이 큰 것으로 나타났다.
다음으로 위에서 얻은 표에서 어떤 재질의 봉이 가장 오차가 많은지 비교를 하기위하여 그래프로 표현해 보았다.
앞의 그래프를 보면 황봉 중공축과, 황봉 중실축을 비교한 그래프가 있다. 위 그래프에 보이는 대로 황봉 ‘중실축’이 황봉 ‘중공축’ 보다 더 비틀림 각이 크게 나왔다. 그 이유를 생각해 보면, 비틀림 각에 영향을 주는 요인은 에서 보면 알 수 있듯이 T, L, G, J 이다.
(T=토크, L=길이, G=전탄성계수, J=단면2차모멘트)
값이 변할수록 비틀림 각도 바뀌게 되는데, 분모에 있는 T와 L은 같은 값을 가지고 있는 것으로, T는 중공축과 중실축 모두 0.05Nm로 동일하고, L또한 0.5m 로 같은 길이로 정해져 있다. G또한 같은 재질이므로 비틀림 각의 차이에 대하여 영향을 주지 않는다. 마지막 남은 J를 살펴보면 중실축에서의 J는 이 되고, 중공축에서의 J는 이 된다. 그러므로 중공축과 중실축의 J값은 비틀림 각과 반비례의 관계를 가지고 있다. 위 표에서 측정된 각각 J값을 보면 중실축의 J값은 9.07x10-12m4 이고, 중공축의 J값은 10.29x10-12m4이다. 즉, 중실축의 J값이 더 크게 계산 되었으므로 비틀림 각은 중실축이 더욱 더 크게 나오게 되었다.
각 재질에 따른 시편에서, 실험 후 남아있는 잔류응력을 완전히 제거시켰는지, 아닌지를 알수 없으며, 잔류응력이 남아있을 경우, 실험 값의 오차가 커지기 때문에, 중요하다. 더군다나 이번 실험에서는 이론값과 실험값의 차이가 크기 때문에, 더욱 중요하게 생각해 봐야 한다.
시편의 재사용을 오차의 이유로 생각해 볼수 있는데, 실제로 황봉을 살펴보니 실험하기 전부터 이미 변형이 일어나 있었다. 아마, 이 부분이 가장 큰 오차를 발생시키지 않았나 생각해본다.
그리고, 이번 경우처럼, 다수의 실험을 하고, 변형이 일어나있는 시편을 가지고 실험을 한다면, 보다 더 정확한 실험을 위해서는 충분히 많은 실험을 한 뒤 평균값을 구해야 하는데, 각각 3회만 실시한 뒤 평균값을 내었다. 시편의 변형이 예상되거나, 변형이 일어난 경우, 시편을 새것으로 교체하여 실험하거나. 그러지 못할 경우에는 시험 횟수를 늘려주는게 오차를 줄이는 방법중 하나일 것이다.