KR101465340B1 - 이동가능한 ｃｏｄ게이지를 구비하는 인장시험기 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 이동가능한 COD게이지를 구비하는 인장시험기에 관한 것으로서, 인장시험기를 사용하여 시험편에 형성된 파단부의 변위를 측정하는 COD측정 시험에 있어서, 상기 인장시험기에 설치되며, 상기 시험편의 양단부를 각각 지지하는 한쌍의 지그부; 상기 파단부의 변위를 측정하는 COD게이지; 상기 COD게이지를 지지하며, 상기 COD게이지의 위치를 이동시키는 지지부;를 포함하며, 상기 지지부는, 상기 COD게이지를 수용하는 수용부; 상기 수용부와 연결되며, 상기 시험편에 인장력이 가해지는 방향과 수직하는 방향을 중심으로 회동하는 회동부; 상기 회동부를 회동시키도록, 한쌍이 상기 회동부에 권취되며 각각의 단부가 상기 한쌍의 지그부에 각각 연결되는 탄성부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이에 의하여, 인장시험시 발생하는 변위측정오차를 보정 할 수 있는 이동가능한 COD게이지를 구비하는 인장시험기가 제공된다.

Description

이동가능한 ＣＯＤ게이지를 구비하는 인장시험기{EXTENSION TESTER HAVING MOVABLE COD GAGE}
본 발명은 이동가능한 COD게이지를 구비하는 인장시험기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 인장시험시 발생하는 변위측정의 오차를 보정 할 수 있는 이동가능한 COD게이지를 구비하는 인장시험기에 관한 것이다.
배관 등의 시험편에 인위적으로 균열(CRACK)를 발생시킨 다음 인장하중을 가하면 균열이 형성된 재료에 변형 또는 부하가 가해지면서 균열이 개구하게 되는데, 이러한 균열 개구의 변위를 COD(Crack Openning Displacement)라고 하며, 파괴 거동을 기술하는 매개변수로서 사용된다.
한편, 인장시험기를 이용하여 시험편의 COD의 변위를 측정하는 시험을 하는 경우에, 상측 지그는 고정되어 움직이지 않지만, 하측 지그는 하측으로 움직이며, 이에 의하여 시험편의 COD의 변위를 측정하는 COD게이지가 영향을 받게 된다. 따라서 COD게이지가 크랙의 중심부로부터 이탈하게 되어 시험의 측정오차가 발생하며, 경우에 따라서는 COD게이지가 시험편으로부터 완전히 분리되어 파손되는 경우도 발생한다.
도 1과 도 2는 종래의 COD게이지를 이용한 인장시험기를 도시한 것이다.
도 1의 (a)에 도시된 바와 같이, 인장시험기의 지그에 파단부(균열)가 형성된 시험편이 설치되고, COD게이지가 상측 지그에 지지됨과 동시에 파단부의 중심부에 위치한다.
이후, 하측 지그를 하측(Y축 방향)으로 움직여 시험편에 인장력을 가하면, 도 1의 (b)에 도시된 바와 같이, 인장력에 의해 시험편이 늘어나기 때문에, 파단부의 위치가 하측(Y축 방향)으로 이동한다. 그러나 COD게이지는 상측 지그에 고정되어 있기 때문에, 파단부의 중심으로부터 이탈하게 되어, Y축에 대한 측정오차가 발생된다.
또한, 도 2에 도시된 바와 같이, 시험편이 인장되는 과정에서 인장력이 가해지는 X축 방향의 위치와 시험편의 파단부의 중심(X축 방향의 위치)이 대응되지 않게 되면, Y축 방향뿐만 아니라 X축 방향으로도 치우침이 발생 된다.
이때, COD게이지는 상측 지그에 고정되어 있기 때문에, X축 방향에 대한 측정오차가 발생하거나, 경우에 따라서는 COD게이지가 시험편과 충돌하는 위험이 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, COD게이지의 위치를 이동시키는 지지부를 이용하여, 인장시험시 발생하는 변위측정의 오차를 보정 할 수 있는 이동가능한 COD게이지를 구비하는 인장시험기를 제공함에 있다.
상기 목적은, 본 발명에 따라, 인장시험기를 사용하여 시험편에 형성된 파단부의 변위를 측정하는 COD측정 시험에 있어서, 상기 인장시험기에 설치되며, 상기 시험편의 양단부를 각각 지지하는 한쌍의 지그부; 상기 파단부의 변위를 측정하는 COD게이지; 상기 COD게이지를 지지하며, 상기 COD게이지의 위치를 이동시키는 지지부;를 포함하며, 상기 지지부는, 상기 COD게이지를 수용하는 수용부; 상기 수용부와 연결되며, 상기 시험편에 인장력이 가해지는 방향과 수직하는 방향을 중심으로 회동하는 회동부; 상기 회동부를 회동시키도록, 한쌍이 상기 회동부에 권취되며 각각의 단부가 상기 한쌍의 지그부에 각각 연결되는 탄성부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동가능한 COD게이지를 구비하는 인장시험기에 의해 달성된다.
또한, 상기 지지부는 상기 파단부의 위치변화에 대응하여 상기 COD게이지의 위치가 이동하도록, 양단이 상기 지그부에 연결되어 상기 지그부가 이동함에 따라 신축할 수 있다.
또한, 상기 지지부는, 상기 COD게이지를 수용하는 수용부; 상기 수용부와 연결되며, 상기 시험편에 인장력이 가해지는 방향과 수직하는 방향을 중심으로 회동하는 회동부; 상기 회동부를 회동시키도록, 한쌍이 소정간격 이격되어 상기 회동부에 권취되며 각각의 단부가 상기 한쌍의 지그부에 각각 연결되는 탄성부;를 포함할 수 있다.
또한, 상기 탄성부는 스파이럴 스프링일 수 있다.
또한, 상기 탄성부의 탄성계수는 상기 파단부의 위치와 상기 COD게이지의 무게를 고려하여 결정될 수 있다.
또한, 상기 수용부는, 베이스부; 상기 베이스부의 일면에서 소정간격 이격되어 나란하게 각각 연장되며 상기 회동부의 회전축에 각각 연결되는 한쌍의 연결부; 상기 베이스부의 타면에서 연장되어 상기 COD게이지가 설치되는 설치공간을 형성하는 설치부;를 포함할 수 있다.
또한, 상기 설치공간은 상기 COD게이지가 상기 시험편에 인장력이 가해지는 방향과 수직하는 방향으로 이동 가능하도록 형성될 수 있다.
본 발명에 따르면, 시험편을 지지하는 지그부와 파단부의 변위를 측정하는 COD게이지와 COD게이지의 위치를 이동시키는 지지부를 이용하여, 인장시험시 발생하는 변위측정의 오차를 보정 할 수 있는 이동가능한 COD게이지를 구비하는 인장시험기가 제공된다.
또한, X축을 중심으로 회동하는 회동부와 회동부를 회동시키는 탄성부를 이용하여 Y축 방향 변위측정의 오차를 보정 할 수 있다.
또한, 탄성부의 탄성계수가 파단부의 위치와 COD게이지의 무게를 고려하여 결정되는 것을 이용하여, Y축 방향 변위측정의 오차를 정밀하게 보정 할 수 있다.
또한, COD게이지를 X축으로 이동가능하게 하는 설치부의 설치공간을 이용하여, X축 방향 변위측정의 오차를 보정 할 수 있다.
도 1과 도 2는 종래의 COD게이지를 이용한 인장시험기를 도시한 것이고,
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 이동가능한 COD게이지를 구비하는 인장시험기의 사시도 이고,
도 4는 도 3의 이동가능한 COD게이지를 구비하는 인장시험기의 분해 사시도 이고,
도 5는 도 3의 이동가능한 COD게이지를 구비하는 인장시험기의 Y축 방향 변위측정의 오차를 보정 하는 동작을 개략적으로 도시한 것이고,
도 6은 도 3의 이동가능한 COD게이지를 구비하는 인장시험기의 X축 방향 변위측정의 오차를 보정 하는 동작을 개략적으로 도시한 것이다.
설명에 앞서, 동일한 구성을 가지는 구성요소에 대해서는 동일한 부호를 사용하여 대표적으로 일실시예에서 설명하기로 한다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 이동가능한 COD게이지를 구비하는 인장시험기(100)에 대하여 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 이동가능한 COD게이지를 구비하는 인장시험기의 사시도 이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 이동가능 한 COD게이지를 구비하는 인장시험기(100)는 시험편(T)을 양단부를 지지하는 지그부(110)와 시험편(T)의 파단부의 변위를 측정하는 COD게이지(120)와 COD게이지(120)의 위치를 이동시키는 지지부(130)를 포함한다.
상기 지그부(110)는 한쌍으로 구비되어 인장시험기에 설치되며 시험편(T)의 파단부를 사이에 두고 시험편(T)의 양단부를 각각 지지한다. 시험편(T)의 두께와 길이 및 형상 등에 대응하여 지그부(110)의 크기 및 형상 등이 결정되며, 후술하는 지지부(130)가 상측의 지그부(110)에 연결된다.
상기 COD게이지(120)는 파괴역학 시험에 주로 사용되며, 시험편(T)의 파단부의 변위를 측정한다.
COD게이지(120)의 단부에는 한쌍의 칼날(Knife-edges)이 구비되며, 한쌍의 칼날(Knife-edges)을 시험편(T)의 파단부의 양단에 각각 접촉시킨다. 인장시험이 진행됨에 따라서 파단부의 양단에 변위가 발생하면, 파단부의 양단에 접촉되어 있던 한쌍의 칼날(Knife-edges)에 의해서 파단부의 변위가 감지된다.
상기 지지부(130)는 지그부(110)와 연결되며 COD게이지(120)를 수용하고 COD게이지(120)를 지지하며 COD게이지(120)의 위치를 이동시킨다.
도 4는 도 3의 이동가능한 COD게이지를 구비하는 인장시험기의 분해 사시도 이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 지지부(130)는 COD게이지(120)를 수용하는 수용부(131)와 X축을 중심으로 회동하는 회동부(132)와 회동부(132)에 권취되는 탄성부(133)를 포함한다.
상기 수용부(131)는 베이스부(131a)와 후술하는 회동부(132)의 회전축에 연결되는 연결부(131b)와 COD게이지(120)가 설치되는 설치공간을 형성하는 설치부(131c)를 포함한다.
베이스부(131a)는 후술하는 연결부(131b) 및 설치부(131c)가 각각 형성되는 면을 제공한다.
연결부(131b)는 한쌍으로 구비되며 베이스부(131a)의 일면에서 소정간격 이격되어 나란하게 각각 연장되고, 단부에는 구멍이 형성되어 후술하는 회동부(132)의 회전축과 고정핀 등으로 각각 연결된다.
설치부(131c)는 한쌍으로 구비되며 연결부(131b)가 연장되는 베이스부(131a)의 타면에서 소정간격 이격되어 연장되며, COD게이지(120)가 삽입되는 형태로 설치되는 설치공간을 형성한다.
또한, 설치부(131c)의 크기 및 형상 등은 COD게이지(120)의 두께, 길이 및 형상 등에 대응하여 결정된다.
설치공간은 COD게이지(120)를 X축 방향으로 이동가능하도록 형성되는 공간인데, 한쌍의 설치부(131c)의 각 단부를 개구시켜, COD게이지(120)가 X축 방향으로 자유롭게 이동하도록 설계하는 것이 바람직하다.
따라서, 이와 같은 설치부(131c)에 의해서, 시험편(T)에 형성된 파단부의 변위를 측정하는 COD측정시험에서 발생하는 X축 방향 변위측정의 오차를 용이하게 보정 할 수 있다.
상기 회동부(132)는 시험편(T)에 인장력이 가해지는 방향과 수직하는 방향, 즉 X축을 회전축으로 회동한다. 후술하는 탄성부(133)가 회동부(132)의 외주면에 권취되며, 탄성부(133)의 권취상태가 해제됨에 의해서 회동부(132)가 회동한다.
상기 탄성부(133)는 한쌍으로 구비되며 소정간격 이격되어 각각 회동부(132)의 외주면에 권취되며, 각각의 단부가 상측 지그부(110)와 하측 지그부(110)에 각각 연결된다. 인장시험이 진행되어 하측 지그부(110)가 이동하게 되면, 회동부(132)로부터 권취상태가 해제되어 회동부(132)를 회전시킨다.
이때, 회동부(132)는 탄성부(133)가 늘어난 길이에 대응하여 Y축 방향으로 이동하게 되며, 이에 의해서, 인장시험이 진행됨에 따라 시험편(T)의 파단부가 Y축 방향으로 이동한 위치에 대응하여 COD게이지(120)가 Y축 방향으로 이동하는 것이 가능하다.
따라서, 이와 같은 회동부(132)와 탄성부(133)에 의해서, 시험편(T)에 형성된 파단부의 변위를 측정하는 COD측정시험에서 발생하는 Y축 방향 변위측정의 오차를 용이하게 보정 할 수 있다.
또한, 각 탄성부(133)는 스파이럴 스프링(spiral spring)으로 구비될 수 있다.
스파이럴 스프링(spiral spring)이란 단면이 일정한 가늘고 긴 띠모양의 강을 한 평면상에 코일형상으로 감은 스프링을 말하며, 탄성이 뛰어난 것이 특징이다. 재질로써 인, 청동 등 탄성이 강한 합금이 사용되나, 이에 제한되는 것은 아니다.
또한, 각 탄성부(133)의 탄성계수는 시험편(T)의 파단부의 위치와 COD게이지(120)의 무게 및 회동부(132)의 무게 등을 고려하여 다르게 결정되는 것이 바람직하다.
인장시험이 진행됨에 따라, 상측 지그부(110)에 연결되는 탄성부(133)와 하측 지그부(100)에 연결되는 탄성부(133)는 늘어나게 된다. 이때, 하측 지그부(110)에 연결되는 탄성부(133)에 비해서 상측 지그부(110)에 연결되는 탄성부(133)는 COD게이지(120)와 회동부(132) 등을 무게를 아울러 지지하고 있기 때문에, 순수하게 지그부(110)의 이동에 의해서 탄성부(133)가 늘어나는 효과를 가져오도록, 상측 지그부(110)에 연결되는 탄성부(133)의 탄성계수는 하측 지그부(110)에 연결되는 탄성부(133)의 탄성계수보다 더 큰 탄성계수를 가져야 한다.
따라서, 이와 같은 각 탄성부(133)의 탄성계수를 달리하는 것에 의해서, 시험편(T)에 형성된 파단부의 변위를 측정하는 COD측정시험에서의 Y축 방향 변위측정의 오차를 정밀하게 보정 할 수 있다.
지금부터는 첨부한 도면을 참조하여, 상술한 본 발명의 일실시예에 따른 이동가능한 COD게이지를 구비하는 인장시험기(100)의 동작에 대해서 상세히 설명한다.
도 5는 도 3의 이동가능한 COD게이지를 구비하는 인장시험기의 Y축 방향 변위측정의 오차를 보정 하는 동작을 개략적으로 도시한 것이다.
도 5의 (a)에 도시된 바와 같이, 한쌍의 지그부(110)에 시험편(T)의 양단이 각각 지지되고, COD게이지(120)가 수용부(131)와 회동부(132)와 탄성부(133)를 포함하는 지지부(130)에 의해 시험편(T)의 파단부에 위치하게 된다.
도 5의 (b)에 도시된 바와 같이, 시험편(T)에 인장력을 가하도록 하측 지그부(110)가 Y축 방향으로 이동하게 되면, 한쌍의 지그부(110)에 연결되어 있는 한쌍의 탄성부(133)가 동시에 늘어나게 되면서 회동부(132)를 회동시키게 되며, 회동부(132)는 회동과 동시에 탄성부(133)가 늘어난 길이에 대응하여 Y축 방향으로 이동한다.
이때, 회동부(132)는 연결부(131b)와 결합되어 있고, COD게이지(120)가 설치되는 설치부(131c)는 베이스부(131a)에 의해 연결부(131b)와 연결되어 있으므로, COD게이지(120)의 위치도 Y축 방향으로 이동한다.
이와 같이, 시험편(T)이 인장력을 받아 늘어남에 의해서, 시험편(T)의 파단부가 Y축 방향으로 이동한 위치만큼 그에 대응하여 COD게이지(120)도 Y축 방향으로 이동하게 되므로, 시험편(T)의 파단부의 변위 측정시에 발생하는 Y축 방향 오차를 보정 할 수 있다.
도 6은 도 3의 이동가능한 COD게이지를 구비하는 인장시험기의 X축 방향 변위측정의 오차를 보정 하는 동작을 개략적으로 도시한 것이다.
도 6의 (a)에 도시된 바와 같이, 한쌍의 지그부(110)에 시험편(T)의 양단이 각각 지지되고, COD게이지(120)가 수용부(131)와 회동부(132)와 탄성부(133)를 포함하는 지지부(130)에 의해 시험편(T)의 파단부에 위치하게 된다.
도 6의 (b)에 도시된 바와 같이, 시험편(T)에 인장력이 가해질 때, 인장력이 가해지는 X축 방향의 위치가 파단부의 X축 위치에 대응되지 않을 경우, 시험편(T)이 인장되어 파단부에서 파단이 진행됨에 따라, 시험편(T)이 X축 방향으로 휘어지는 변위가 발생한다.
이때, 설치부(131c)에 설치된 COD게이지(120)는 설치공간 내에서 X축 방향으로 이동이 자유롭기 때문에, 시험편(T)의 X축 방향 변위에 대응하여 COD게이지(120)가 X축 방향으로 이동할 수 있다.
이와 같이, 시험편(T)의 파단부가 이동한 X축 방향의 위치만큼 COD게이지(120)도 X축 방향으로 이동하게 되므로, 시험편(T)의 파단부의 변위 측정시에 발생하는 X축 방향 오차를 보정 할 수 있다.
따라서, 이와 같이, 본 실시예에 따른 이동가능한 COD게이지를 구비하는 인장시험기(100)의 동작에 의해서, 시험편(T)에 형성된 파단부의 변위를 측정하는 COD측정시험에서 발생하는 오차(X축 및 Y축 변위)를 용이하게 보정 할 수 있다.
따라서, 본 발명의 일실시예에 따른 이동가능한 COD게이지를 구비하는 인장시험기에 의하면, 시험편을 지지하는 지그부와 파단부의 변위를 측정하는 COD게이지와 COD게이지의 위치를 이동시키는 지지부를 이용하여, 인장시험시 발생하는 변위측정오차를 보정 할 수 있다.
본 발명의 권리범위는 상술한 실시예에 한정되는 것이 아니라 첨부된 특허청구범위 내에서 다양한 형태의 실시예로 구현될 수 있다. 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 변형 가능한 다양한 범위까지 본 발명의 청구범위 기재의 범위 내에 있는 것으로 본다.
100 : 본 발명의 일실시예에 따른 이동가능한 COD게이지를 구비하는 인장시험기
110 : 지그부 120 : COD게이지
130 : 지지부 131 : 수용부
131a : 베이스부 131b : 연결부
131c : 설치부 132 : 회동부
133 : 탄성부 T : 시험편

Claims (7)

  1. 인장시험기를 사용하여 시험편에 형성된 파단부의 변위를 측정하는 COD측정 시험에 있어서,
    상기 인장시험기에 설치되며, 상기 시험편의 양단부를 각각 지지하는 한쌍의 지그부;
    상기 파단부의 변위를 측정하는 COD게이지;
    상기 COD게이지를 지지하며, 상기 COD게이지의 위치를 이동시키는 지지부;를 포함하며,
    상기 지지부는,
    상기 COD게이지를 수용하는 수용부; 상기 수용부와 연결되며, 상기 시험편에 인장력이 가해지는 방향과 수직하는 방향을 중심으로 회동하는 회동부; 상기 회동부를 회동시키도록, 한쌍이 상기 회동부에 권취되며 각각의 단부가 상기 한쌍의 지그부에 각각 연결되는 탄성부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동가능한 COD게이지를 구비하는 인장시험기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 지지부는 상기 파단부의 위치변화에 대응하여 상기 COD게이지의 위치가 이동하도록, 양단이 상기 지그부에 연결되어 상기 지그부가 이동함에 따라 신축하는 것을 특징으로 하는 이동가능한 COD게이지를 구비하는 인장시험기.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 탄성부는 스파이럴 스프링인 것을 특징으로 하는 이동가능한 COD게이지를 구비하는 인장시험기.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 탄성부의 탄성계수는 상기 파단부의 위치와 상기 COD게이지의 무게를 고려하여 결정되는 것을 특징으로 하는 이동가능한 COD게이지를 구비하는 인장시험기.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 수용부는,
    베이스부; 상기 베이스부의 일면에서 소정간격 이격되어 나란하게 각각 연장되며 상기 회동부의 회전축에 각각 연결되는 한쌍의 연결부; 상기 베이스부의 타면에서 연장되어 상기 COD게이지가 설치되는 설치공간을 형성하는 설치부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동가능한 COD게이지를 구비하는 인장시험기.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 설치공간은 상기 COD게이지가 상기 시험편에 인장력이 가해지는 방향과 수직하는 방향으로 이동 가능하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 이동가능한 COD게이지를 구비하는 인장시험기.
  7. 삭제
KR1020130068788A 2013-05-02 2013-06-17 이동가능한 ｃｏｄ게이지를 구비하는 인장시험기 KR101465340B1 (ko)

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KR100917265B1 (ko) 2008-05-14 2009-09-16 국방과학연구소 2축 하중 시험장치

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