KR101304878B1 - 초고주기 피로시험장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 초고주기 피로시험장치는, 시험편에 미리 정해진 주파수를 갖는 진동을 인가하는 진동 발생기; 상기 진동 발생기를 구동시키기 위한 전력을 공급하는 전력 발생기; 피로시험 중 발생하는 상기 시험편의 치수 변화를 반영하여 상기 시험편의 동적탄성계수를 산출하는 동적탄성계수 산출모듈; 및 상기 동적탄성계수 산출모듈에 의해 산출되는 상기 동적탄성계수에 기초하여 피로시험결과를 도출하는 제어모듈을 포함한다. 본 발명에 의하면, 피로시험의 정확성 및 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

Description

초고주기 피로시험장치{ULTRA-HIGH CYCLE FATIGUE TESTING APPARATUS}
본 발명은, 초고주기 피로시험장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 피로시험의 정확성 및 신뢰성을 향상시킬 수 있는 구조에 관한 것이다.
일반적으로, 초고주기 피로시험장치 혹은 초음파 피로시험장치는 압전 변환기(piezoelectric transducer)를 이용하여 초음파 범위의 주파수를 갖는 진동을 발생시키고 이를 시험편(specimen)에 인가하여 피로 시험을 수행하는 장치로, 열차의 차륜, 터빈 블레이드 등의 피로 응력에 대한 저항이 중요시되는 부품에 대한 피로 시험에 활용되고 있다.
한편, 초고주기 피로시험장치에서 S-N 곡선(S-N Curve) 등의 피로시험결과를 도출하기 위해서는, 시험편의 탄성계수 혹은 동적탄성계수를 알아야 하는데, 이러한 동적탄성계수는 시험편의 형상 및 밀도 등에 따라 다른 값을 갖는다.
그런데, 일반적으로 피로시험 중 시험편은 그 길이 방향으로 늘어나는 것을 포함하여 치수 변화가 발생함은 물론, 온도 상승에 따른 시험편의 밀도 변화가 발생하는데, 종래의 초고주기 피로시험장치는 이와 같이 피로시험 중 발생하는 시험편의 치수 변화(혹은 형상 변화) 및 밀도 변화를 무시하고 일률적인 탄성계수를 적용하여 피로시험결과를 도출하고 있는바, 이에 의해 피로시험의 정확성 및 신뢰성이 떨어지는 문제점이 있다.
본 발명의 목적은, 피로시험 중 실시간으로 변화하는 시험편의 동적탄성계수가 반영된 피로시험결과를 도출하여 피로시험의 정확성 및 신뢰성을 향상시킬 수 있는 초고주기 피로시험장치를 제공하는 것이다.
상기 목적은, 본 발명에 따라, 시험편에 미리 정해진 주파수를 갖는 진동을 인가하는 진동 발생기; 상기 진동 발생기를 구동시키기 위한 전력을 공급하는 전력 발생기; 피로시험 중 발생하는 상기 시험편의 치수 변화를 반영하여 상기 시험편의 동적탄성계수를 산출하는 동적탄성계수 산출모듈; 및 상기 동적탄성계수 산출모듈에 의해 산출되는 상기 동적탄성계수에 기초하여 피로시험결과를 도출하는 제어모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 초고주기 피로시험장치에 의해 달성된다.
상기 피로시험장치는, 적어도 일 방향에 대한 상기 시험편의 변위를 측정하기 위한 변위측정센서를 더 포함하고, 상기 동적탄성계수 산출모듈은, 상기 변위측정센서로부터 수신한 변위 데이터를 분석하여 상기 시험편의 치수 변화를 찾아낼 수 있다.
상기 변위측정센서는, 상기 시험편의 길이 방향에 대해 상기 시험편의 변위를 측정할 수 있다.
상기 동적탄성계수 산출모듈은, 피로시험 중 발생하는 상기 시험편의 길이에 있어서 치수 변화를 반영하여 상기 동적탄성계수를 산출할 수 있다.
상기 피로시험장치는, 상기 시험편에 대해 상기 변위측정센서를 접근 및 이격시키는 센서 이송부를 더 포함하고, 상기 제어모듈은, 피로시험 중 상기 시험편이 길이 방향으로 늘어나는 정도에 기초하여 상기 센서 이송부의 구동을 제어할 수 있다.
상기 센서 이송부는, 상기 시험편과 상기 변위측정센서 사이에 일정 간격이 유지되도록 피로시험 중 상기 시험편이 길이 방향으로 늘어나는 만큼 상기 변위측정센서의 위치를 이동시킬 수 있다.
상기 피로시험장치는, 상기 시험편의 온도를 측정하기 위한 온도측정센서를 더 포함하고, 상기 동적탄성계수 산출모듈은, 상기 온도측정센서에 의해 측정되는 상기 시험편의 온도에 따른 상기 시험편의 밀도 변화를 반영하여 상기 동적탄성계수를 산출할 수 있다.
상기 동적탄성계수 산출모듈은, 미리 구축된 온도별 밀도변화 테이블을 참조하여 상기 온도측정센서에 의해 측정되는 상기 시험편의 온도와 대응하는 상기 시험편의 밀도를 찾아낼 수 있다.
상기 진동 발생기는, 압전 변환기 또는 자기변형 변환기를 포함할 수 있다.
본 발명은, 피로시험 중 발생하는 시험편의 치수 변화를 실시간으로 반영하여 시험편의 동적탄성계수를 산출하고 이에 기초하여 피로시험결과를 도출함으로써, 피로시험의 정확성 및 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 초고주기 피로시험장치의 개략적인 구성도이다.
도 2는 도 1의 초고주기 피로시험장치의 구성을 설명하기 위한 블록도이다.
도 3 및 도 4는 도 1의 초고주기 피로시험장치에서 변위측정센서를 통해 얻은 시험편의 변위 데이터를 나타내는 그래프이다.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 다만, 본 발명을 설명함에 있어서 이미 공지된 기능 혹은 구성에 대한 설명은, 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 초고주기 피로시험장치의 개략적인 구성도이고, 도 2는 도 1의 초고주기 피로시험장치의 구성을 설명하기 위한 블록도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 초고주기 피로시험장치는 진동 발생기(110), 전력 발생기(120), 변위측정센서(130), 동적탄성계수 산출모듈(140) 및 제어모듈(150)을 포함할 수 있다. 여기서, 동적탄성계수 산출모듈(140) 및 제어모듈(150)은 본 발명의 기술적 사상을 수행하기 위한 하드웨어 및 이를 구동하기 위한 소프트웨어 혹은 프로그램의 기능적, 구조적 결합에 의해 구현될 수 있다. 예컨대, 동적탄성계수 산출모듈(140) 및 제어모듈(150)은 도 1에 도시된 바와 같이 진동 발생기(110), 전력 발생기(120), 변위측정센서(130) 등과 연결된 컴퓨터 단말기(100)를 구성하는 하드웨어와 이에 설치된 소프트웨어 프로그램의 형태로 구현될 수 있다.
진동 발생기(110)는 시험편(S)에 미리 정해진 주파수를 갖는 진동을 인가한다. 진동 발생기(110)는 전력 발생기(120)에 의해 소정의 전력이 인가되면 미리 정해진 주파수를 갖는 진동을 발생시킨다. 이때, 진동 발생기(110)에 의해 발생하는 진동의 주파수가 높을수록 주어진 피로시험에 소요되는 시간이 단축되므로, 진동 발생기(110)는 초음파 범위에 속하는 진동을 발생시키는 것이 바람직하다. 예컨대, 진동 발생기(110)는 20 내지 100 kHz 범위의 주파수를 갖는 진동을 발생시킬 수 있다. 다만, 진동 발생기(110)에 의해 발생하는 진동의 주파수는 전술한 주파수 범위에 한정되는 것은 아니다.
진동 발생기(110)는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 압전 변환기(111, piezoelectric transducer) 및 증폭 혼(113, amplifying horn)을 포함할 수 있다. 압전 변환기(111)는 전력 발생기(120)와 전기적으로 연결되어 전력 발생기(120)로부터 소정의 전력을 인가받는다. 압전 변환기(111)는 압전 효과를 가진 재료, 즉 압전 소자(piezoelectric device)를 사용하여 전기적 에너지를 기계적 에너지로 변환하는 장치이다. 즉, 압전 변환기(111)는 압전 소자를 포함하여 전력 발생기(120)로부터 전기적 에너지(전력)를 인가받아 이를 기계적 에너지(기계적 진동)로 변환한다. 증폭 혼(113)은 압전 변환기(111)에 의해 발생하는 진동을 증폭시켜 시험편(S)에 전달한다. 증폭 혼(113)은 압전 변환기와 시험편(S)을 연결하되 공진 현상을 이용하여 압전 변환기(111)에 의해 발생하는 진동을 증폭시킨다. 일반적으로, 압전 변환기(111) 자체에서 발생하는 진동은 그 진폭이 작기 때문에 압전 변환기(111)를 증폭 혼(113)을 생략하고 시험편(S)에 연결할 경우에는 시험편(S)에서 피로 시험을 위해 요구되는 크기의 변위를 발생시키기 어렵다. 이러한 이유로, 증폭 혼(113)은 압전 변환기(111)와 시험을 연결하고, 압전 변환기(111)에 의해 발생하는 진동을 증폭시켜 시험편(S)에 전달하는 것이다.
한편, 진동 발생기(110)는 본 실시예에서 사용되는 압전 변환기(111) 대신에 자기변형 변환기(magnetostrictive transducer)를 포함할 수 있다. 자기변형 변환기는 자기적 에너지를 기계적인 에너지로 변환하는 자기변형소자(magnetostrictive device)를 포함하여 미리 정해진 주파수를 갖는 진동을 발생시킨다. 여기서, 자기변형소자는 자기적 에너지를 기계적인 에너지(변위 혹은 응력 등)로 변환하는, 즉 주위에 자계가 인가되면 전체 에너지를 최소로 보존하기 위하여 길이가 변화하는 특성을 갖는 소자로, Tbx Dy1 -x Fey 의 화학식(x = 0.27 ~ 0.3, y = 1.9 ~ 2.0)을 갖는 단결정 합금인 터페놀-디(Terfenol-D)가 대표적이다. 이러한 자기변형소자는 압전 소자에 비해 낮은 입력 전력으로 큰 변위를 얻을 수 있으며 발생하는 진동의 주파수를 다양하게 설정할 수 있다는 이점이 있다. 또한, 자기변형 변환기는 증폭 혼(113)이 필수적으로 요구되는 압전 변환기(111)와 다르게, 증폭 혼(113)을 선택적으로 사용할 수 있다는 이점도 있다. 이러한 자기변형소자가 구비된 자기변형 변환기는, 전술한 압전 변환기(111)와 마찬가지로, 전력 발생기(120)와 전기적으로 연결되어 전력 발생기(120)로부터 소정의 전력을 인가받도록 구성된다. 자기변형 변환기에 전력이 인가되면, 막대 형상의 자기변형소자의 주위에 자계가 형성되고, 형성된 자계에 의해 자기변형소자는 그 길이가 변화하여 기계적인 진동을 발생시킨다. 이를 위해 자기변형 변환기는 자기변형소자의 주위에 자계를 형성하기 위한 수단, 예컨대 자기변형소자를 에워싸는 코일 등을 포함할 수 있다.
전력 발생기(120, power generator)는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 진동 발생기(110)를 구동시키기 위한 전력을 공급한다. 즉, 전력 발생기(120)는 진동 발생기(110)의 압전 변환기(111)에 소정의 전력을 인가하여 압전 변환기(111)가 기계적 진동을 발생하도록 한다. 한편, 전력 발생기(120)는 진동 발생기(110)에 인가되는 전력의 특성, 예컨대 전력의 주파수 및 크기 등을 피로 시험의 조건에 따라 변경할 수 있도록 구성되는 것이 바람직하다. 이러한 전력 발생기(120)는 상용화된 제품으로 잘 알려져 있는바, 그 세부 구성에 대한 설명은 생략하기로 한다.
동적탄성계수 산출모듈(140)은 피로시험 중 발생하는 시험편(S)의 치수 변화 실시간으로 반영하여 시험편(S)의 동적탄성계수(Dynamic Young's modulus)를 산출한다.
시험편(S)의 동적탄성계수는 피로시험에서 S-N 곡선(S-N Curve) 등의 피로시험결과를 도출하기 위해 반드시 필요한 요소로 시험편(S)의 재료 및 형상에 따라 달라진다. 이러한 동적탄성계수는 시험편(S)의 공진주파수, 형상 치수 및 밀도에 의해 산출할 수 있는데, 예컨대 사각봉 형상의 시험편의 경우의 동적탄성계수는 수학식 Ef = (2Lf0)2ρ로 산출될 수 있다. 여기서, 'Ef'는 동적탄성계수, 'L'은 시험편의 길이, 'f0'는 시험편의 공진주파수, 'ρ'는 시험편의 밀도를 나타낸다. 참고로, 이처럼 재료의 공진주파수를 이용하여 동적탄성계수를 산출하는 방식은 콘크리트 분야에서 널리 알려져 있다. 한편, 일반적으로 초고주기 피로시험에서 시험편(S)의 공진주파수 및 밀도는 피로시험 중 고정된 값을 가지므로(단, 시험편의 온도에 따른 밀도 변화는 무시), 동적탄성계수는 피로시험 중 발생하는 시험편(S)의 형상 치수의 변화에 따라 달라진다고 볼 수 있다. 이때, 시험편(S)의 치수 변화는 피로시험 중 시험편(S)에 인가되는 반복적인 진동에 의한 시험편(S)의 변형에 의해 발생하는데, 시험편(S)의 변형은 주로 시험편(S)이 그 길이 방향(혹은 진동 방향)으로 늘어나는 것에 의해 이루어진다.
이에 따라, 동적탄성계수 산출모듈(140)은 피로시험 중 발생하는 시험편(S)의 치수 변화, 특히 시험편(S)의 길이에 있어서 치수 변화를 실시간을 확인할 수 있다면, 이를 이미 알고 있는 시험편(S)의 공진주파수와 밀도의 값과 함께 시험편(S)에 따라 미리 정해진 수학식에 대입함으로써 실시간으로 변화하는 동적탄성계수를 산출할 수 있는 것이다.
한편, 동적탄성계수 산출모듈(140)은 실시간으로 변화하는 동적탄성계수를 산출하기 위해서는, 피로시험 중 발생하는 시험편(S)의 치수 변화를 실시간으로 확인하여야 하는데, 이를 위해 본 실시예에서는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 시험편(S)의 길이 방향(혹은 진동 방향)에 대해 시험편(S)의 변위를 측정하는 변위측정센서(130)를 활용한다. 즉, 동적탄성계수 산출모듈(140)은 변위측정센서(130)로부터 수신한 변위 데이터를 분석함으로써 시험편(S)의 치수 변화를 찾아낼 수 있다. 더 구체적으로 말하자면, 동적탄성계수 산출모듈(140)은 변위측정센서(130)로부터 수신한 시험편(S)의 길이 방향에 대한 변위 데이터를 분석함으로써 시험편(S)의 길이에 있어서 치수 변화를 찾아낼 수 있는데, 이러한 과정을 설명하면 다음과 같다.
도 3 및 도 4는 도 1의 초고주기 피로시험장치에서 변위측정센서를 통해 얻은 시험편의 변위 데이터를 나타내는 그래프이다.
변위측정센서(130)는 피로시험 중 시험편(S)에서 발생하는 진동의 특성, 즉 진동의 진폭 및 주파수를 검출하기 위한 것으로 통상의 피로시험장치에서 흔히 채용되는 구성요소이다. 참고로, 변위측정센서(130)에 의해 검출된 시험편(S)의 진동 특성은 전력 발생기(120)를 제어하기 위한 피드백 데이터로 사용될 수 있다. 이러한 변위측정센서(130)는 도 1에 도시된 바와 같이 시험편(S)의 하단과 약간의 간격을 두고 배치되어 시험편(S)을 향해 조사된 빛이 시험편(S)에 의해 반사되는 것을 검출할 수 있는 광 센서(photo sensor)로 제공될 수 있다. 한편, 변위측정센서(130)에 의해 검출된 빛의 세기는 전압의 크기로 표시될 수 있는데, 피로시험 중 시험편(S)이 소정의 진폭과 주파수로 진동하므로, 변위측정센서(130)를 통해 얻은 변위 데이터는 도 3에 도시된 바와 같이 시간에 따라 기준 전압값(Vc)을 중심으로 최대 전압값(Vmax)와 최소 전압값(Vmin) 사이에서 진동하는 형태로 나타난다. 이때, 피로시험에 의해 시험편(S)의 길이가 늘어나는 변형이 발생하면, 시험편(S)의 하단과 변위측정센서(130) 사이의 간격이 줄어들므로, 변위측정센서(130)를 통해 얻은 변위 데이터는 도 4에 도시된 바와 같이 시간에 따른 전압 크기의 그래프가 도 3의 그래프를 전체적으로 상향 이동한 형태로 나타난다. 즉, 도 4에서 기준 전압값(V'c), 최대 전압값(V'max) 및 최소 전압값(V'min)은 도 3에서 기준 전압값(Vc), 최대 전압값(Vmax) 및 최소 전압값(Vmin) 각각에 대해 소정의 크기 만큼을 더한 값을 갖는다. 따라서, 동적탄성계수 산출모듈(140)은 도 3 및 도 4에 예시된 바와 같은 변위측정센서(130)의 변위 데이터를 분석함으로써 시험편(S)의 길이가 얼마만큼 늘어났는지 즉, 시험편(S)의 치수 변화를 찾아낼 수 있는 것이다.
다만, 동적탄성계수 산출모듈(140)이 피로시험 중 발생하는 시험편(S)의 치수 변화를 실시간으로 파악하는 방식은, 위와 같은 구성을 갖는 변위측정센서(130)에 의한 방식에 한정되는 것은 아니다. 한편, 본 실시예에서 변위측정센서(130)는 시험편(S)의 길이 방향(혹은 진동 방향)에 대한 시험편(S)의 변위를 측정하도록 구성되었지만, 더 정확한 시험편(S)의 치수 변화를 파악하기 위해서는 변위측정센서(130)가 시험편(S)의 길이 방향뿐만 아니라 다른 방향에 대한 시험편(S)의 변위를 측정하도록 복수 개로 마련되는 것이 바람직할 것이다.
제어모듈(150)은 도 2에 도시된 바와 같이 동적탄성계수 산출모듈(140)에 의해 산출되는 동적탄성계수에 기초하여 피로시험결과를 도출한다. 다시 말해서, 제어모듈(150)은 실시간으로 변화하는 동적탄성계수에 기초하여 S-N 곡선 등의 피로시험결과를 도출한다. 이때, 제어모듈(150)이 피로시험결과를 도출하는 과정은 실시간으로 변화하는 동적탄성계수를 적용한다는 점을 제외하고 통상의 초고주기 피로시험장치에서의 그것과 다르지 않으므로, 이에 대한 자세한 설명은 본 명세서에서 생략한다. 한편, 제어모듈(150)은 피로시험결과를 도출하는 과정을 담당하는 것 이외에도 피로시험장치의 각 구성요소들에 대한 전반적인 제어를 담당할 수 있다. 예컨대, 제어모듈(150)은 변위측정센서(130)에 의해 검출된 시험편(S)의 진동 특성에 관한 데이터 혹은 변위 데이터를 피드백 데이터로 활용하여 전력 발생기(120)에서 발생하는 전력의 크기 및 주파수를 제어할 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 초고주기 피로시험장치는, 피로시험 중 발생하는 시험편(S)의 치수 변화를 실시간으로 반영하여 시험편(S)의 동적탄성계수를 산출하고 이에 기초하여 피로시험결과를 도출함으로써, 피로시험 중 발생하는 시험편(S)의 치수 변화 혹은 형상 변화를 무시하고 일률적인 탄성계수를 적용하여 피로시험결과를 도출하는 것에 의해 피로시험의 정확성 및 신뢰성이 떨어지는 종래의 초고주기 피로시험장치의 문제점을 해결할 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 초고주기 피로시험장치는 피로시험의 정확성 및 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 초고주기 피로시험장치는, 시험편(S)에 대해 변위측정센서(130)를 접근 및 이격시키는 센서 이송부(160)를 더 포함할 수 있다.
구체적으로, 센서 이송부(160)는 변위측정센서(130)가 장착되는 이동 프레임(161)과, 이동 프레임(161)이 상하 방향으로 이동 가능하게 이동 프레임(161)을 지지하는 지지 프레임(163)을 포함할 수 있다. 이때, 첨부된 도면에는 명확히 도시되지 않았지만, 이동 프레임(161)과 지지 프레임(163)은 LM가이드(Linear Motion Guide) 방식으로 상호 결합하고, 리니어 모터(Liner Motor) 등의 구동수단에 의해 이동 프레임(161)이 지지 프레임(163)에 대해 상하 방향으로 이동하도록 구성될 수 있다.
이때, 센서 이송부(160)의 구동은 피로시험 중 발생하는 시험편(S)의 길이 변화에 기초하여 제어되는 것이 바람직하다. 다시 말해서, 제어모듈(150)은 피로시험 중 시험편(S)이 길이 방향으로 늘어나는 정도에 기초하여 센서 이송부(160)의 구동을 제어하는 것이 바람직하다. 예컨대, 센서 이송부(160)는 시험편(S)과 변위측정센서(130) 사이에 일정 간격이 유지되도록 피로시험 중 시험편(S)이 길이 방향으로 늘어나는 만큼 변위측정센서(130)의 위치를 이동시킬 수 있다.
이에 따라, 본 발명에 따른 초고주기 피로시험장치는, 피로시험 중 시험편(S)이 길이 방향으로 늘어나서 변위측정센서(130)와 부딪치는 상황을 미연에 방지할 수 있음은 물론, 시험편(S)과 변위측정센서(130) 사이의 간격을 항상 일정하게 유지하는 것이 가능하여 시험편(S)에 대한 변위 측정의 신뢰성을 더욱 향상시킬 수 있다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 초고주기 피로시험장치는, 시험편(S)의 온도를 측정하기 위한 온도측정센서(170)를 더 포함할 수 있다.
온도측정센서(170)는 도 1에 도시된 바와 같이 시험편(S)과 인접한 영역에 설치되어 피로시험 중 변화하는 시험편(S)의 온도를 측정한다. 온도측정센서(170)는 접촉 방식으로 시험편(S)의 온도를 측정하도록 구성될 수도 있지만, 시험편(S)에 온도 측정을 위한 부품이 직접 부착되는 경우에는 피로 시험의 결과 혹은 신뢰성에 영향을 미칠 수 있으므로, 비접촉식 방식으로 시험편(S)의 온도를 측정하도록 구성되는 것이 바람직하다. 예컨대, 온도측정센서(170)는 비접촉 방식의 적외선 온도계로 마련되는 것이 바람직하다. 다만, 본 발명에서 온도측정센서(170)는 적외선 온도계에 한정되는 것은 아니고, 열화상 카메라를 포함하여 다양한 방식의 온도측정수단이 적용될 수 있음은 물론이다.
앞서 설명한 바와 같이, 시험편(S)의 밀도는 동적탄성계수는 결정하는 하나의 인자인데, 일반적으로 재료는 그 온도가 증가하면 그 밀도가 감소하는 경향을 보인다. 따라서, 더 정확한 동적탄성계수를 산출하기 위해서는 피로시험 중 시험편(S)의 온도에 따른 시험편(S)의 밀도 변화를 실시간으로 반영하여 동적탄성계수를 산출할 필요가 있다. 물론, 시험편(S)의 온도 변화가 일정 범위 내에 있다면 이에 따른 시험편(S)의 밀도 변화는 무시할 정도이지만, 시험편(S)이 과열되어 그 온도가 크게 상승한 경우에는 이에 따른 시험편(S)의 밀도 변화를 동적탄성계수의 산출에 반영하는 것이 바람직하다.
이를 위해, 동적탄성계수 산출모듈(140)은 전술한 바와 같이 시험편(S)의 치수 변화를 반영하는 것과 함께 온도측정센서(170)에 의해 측정되는 시험편(S)의 온도에 따른 시험편(S)의 밀도 변화를 실시간으로 반영하여 시험편(S)의 동적탄성계수를 산출할 수 있다. 구체적으로, 동적탄성계수 산출모듈(140)은 시험편(S)의 재료에 따라 미리 구축된 온도별 밀도변화 테이블을 참조하여 온도측정센서(170)에 의해 측정되는 시험편(S)의 온도와 대응하는 시험편(S)의 밀도를 찾아내고, 이를 동적탄성계수를 결정하는 다른 인자들과 함께 미리 정해진 수학식에 대입함으로써, 온도에 따른 시험편(S)의 밀도 변화가 반영된 동적탄성계수를 산출할 수 있는 것이다.
이에 따라, 본 발명에 따른 초고주기 피로시험장치는, 피로시험 중 발생하는 시험편(S)의 치수 변화는 물론 밀도 변화까지 반영하여 실시간으로 변화하는 동적탄성계수를 산출하고 이에 기초하여 피로시험결과를 도출함으로써, 피로시험의 정확성 및 신뢰성을 더욱 향상시킬 수 있다.
본 발명은 전술한 실시예들에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.
110 : 진동 발생기
120 : 전력 발생기
130 : 변위측정센서
140 : 동적탄성계수 산출모듈
150 : 제어모듈
160 : 센서 이송부
170 : 온도측정센서

Claims (9)

  1. 시험편에 미리 정해진 주파수를 갖는 진동을 인가하는 진동 발생기;
    상기 진동 발생기를 구동시키기 위한 전력을 공급하는 전력 발생기;
    피로시험 중 발생하는 상기 시험편의 치수 변화를 반영하여 상기 시험편의 동적탄성계수를 산출하는 동적탄성계수 산출모듈; 및
    상기 동적탄성계수 산출모듈에 의해 산출되는 상기 동적탄성계수에 기초하여 피로시험결과를 도출하는 제어모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 초고주기 피로시험장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 피로시험장치는, 적어도 일 방향에 대한 상기 시험편의 변위를 측정하기 위한 변위측정센서를 더 포함하고,
    상기 동적탄성계수 산출모듈은, 상기 변위측정센서로부터 수신한 변위 데이터를 분석하여 상기 시험편의 치수 변화를 찾아내는 것을 특징으로 하는 초고주기 피로시험장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 변위측정센서는,
    상기 시험편의 길이 방향에 대해 상기 시험편의 변위를 측정하는 것을 특징으로 하는 초고주기 피로시험장치.
  4. 제1항 또는 제3항에 있어서,
    상기 동적탄성계수 산출모듈은,
    피로시험 중 발생하는 상기 시험편의 길이에 있어서 치수 변화를 반영하여 상기 동적탄성계수를 산출하는 것을 특징으로 하는 초고주기 피로시험장치.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 피로시험장치는, 상기 시험편에 대해 상기 변위측정센서를 접근 및 이격시키는 센서 이송부를 더 포함하고,
    상기 제어모듈은, 피로시험 중 상기 시험편이 길이 방향으로 늘어나는 정도에 기초하여 상기 센서 이송부의 구동을 제어하는 것을 특징으로 하는 초고주기 피로시험장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 센서 이송부는,
    상기 시험편과 상기 변위측정센서 사이에 일정 간격이 유지되도록 피로시험 중 상기 시험편이 길이 방향으로 늘어나는 만큼 상기 변위측정센서의 위치를 이동시키는 것을 특징으로 하는 초고주기 피로시험장치.
  7. 제1항 또는 제5항에 있어서,
    상기 피로시험장치는, 상기 시험편의 온도를 측정하기 위한 온도측정센서를 더 포함하고,
    상기 동적탄성계수 산출모듈은, 상기 온도측정센서에 의해 측정되는 상기 시험편의 온도에 따른 상기 시험편의 밀도 변화를 반영하여 상기 동적탄성계수를 산출하는 것을 특징으로 하는 초고주기 피로시험장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 동적탄성계수 산출모듈은,
    미리 구축된 온도별 밀도변화 테이블을 참조하여 상기 온도측정센서에 의해 측정되는 상기 시험편의 온도와 대응하는 상기 시험편의 밀도를 찾아내는 것을 특징으로 하는 초고주기 피로시험장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 진동 발생기는,
    압전 변환기 또는 자기변형 변환기를 포함하는 것을 특징으로 하는 초고주기 피로시험장치.
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