材料力学実験 はりのひずみ測定 １．実験目的 ひずみゲージの原理および，ひずみゲージを用いたはりの曲げひずみ測定法を修得する．材料力学で勉強した「はりの曲げ応力」が，実験から求めた値と同じになるか，実験を通して確かめる．実際の理論と実験との確認を行う． ２．実験装置 試験片：SS400ミガキ材，800×25×4mm（両端支持用） 　　　　SS400ミガキ材，610×25×4mm（片持ち用） 計測器：共和電業製汎用箔ひずみゲージ TYPE：KFG-10-120-C1-11L1M2R LOT No：Y3292S BATCH：342 GAGE FACTOR：310±10% GAGE LENGTH：10mm GAGE RESISTANCE：119.6±0.4Ω 東京測器研究所製ひずみ測定器 はり構造力学試験装置 その他：ノギス，スコヤ，罫書き針，接着剤，紙やすり 実験装置の全体図を以下に示す ３．実験理論 （１）縦弾性係数E ただし，σ：曲げ応力　　　　　〔MPa〕 　 E：縦弾性係数　　　　〔GPa〕 　 ε：ひずみ　　　　　　〔μstrain〕 M：曲げモーメント　　〔N･m〕 　 I：断面2次モーメント 〔m4〕 Z：断面係数　　　　　 〔m3〕 とする． 上記の式より縦弾性係数E〔GPa〕が求まる． （２）はりの曲げ応力σ はりの曲げ応力はひずみから求める方法と，曲げモーメントから求める方法がある． 式（１）より，ひずみゲージから実際の曲げ応力を求められる． また，式（３）より，計算上の曲げ応力が求められる． （３）ひずみゲージ ひずみゲージはホイーストンブリッジ接続を利用し，被測定物の長さが変化するとひずみゲージの長さも同率で変化し，その際ひずみゲージの金属抵抗体の長さ，断面積が変化し，抵抗値も変化することを利用して被測定物のひずみを測定する． 構造が単純で値段が安く，高精度のため応用範囲が広い． ※ホイーストンブリッジ接続 図2の回路においてVG=0となるために， となるので，既知のR1 R2 R3よりRxが求まる． ４．実験方法 実験の流れは，材料の縦弾性係数を計測し，各はりのひずみと荷重の関係を求め，ひずみから求めた曲げ応力と，曲げモーメントから求めた曲げ応力が一致することを確かめる． 4.1ひずみゲージの貼り付け （１）各試験片の寸法を測る． （２）試験片のひずみゲージを貼る部分にケガキをいれる．なお，今回は両端支持はりの支点間長が780mmであったため，130mmおきに5枚のひずみゲージを使用．片持支持はりの全長が610mmであったため，100おきに5枚のひずみゲージを貼り付けた． （３）ケガキを入れた周辺の汚れを紙やすりで落とす． （４）アセトンを含ませた脱脂綿で削り粉を落とす． （５）ひずみゲージの裏側に接着剤を1滴垂らし，試験片に貼り付ける． （６）60秒ひずみゲージの上をビニールで押さえる． （７）各試験片5枚ひずみゲージを貼り付ける． 4.2縦弾性係数Eの測定 （１）縦弾性係数の測定には両端支持はりを使用する． （２）はり構造力学試験装置にはりをセットする． （３）はりの中央部（390mm）のひずみゲージのコードをひずみ測定器の入力端子　　　1番に差し込む，この際片方はA端子に，他方はB端子とC端子にショートさせる．（図3参照） （４）はり中央部に錘フックを掛け，静止したらひずみ測定器のゼロ点あわせを行う． （５）500g，1000g，1500g，2000gそれぞれの荷重をかけ，ひずみを測定し，印刷する． （６）測定は二回行