KR102002498B1 - 좌굴방지 지그 및 그를 포함하는 피로균열전파 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 피로균열전파시험에서의 좌굴방지지그 및 피로균열전파 측정 시스템에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 지그는, 시편이 피로균열전파시험을 반복하는 동안 시편을 양쪽에서 지지하기 위해 사용하는 사각형 판 지그로써, 상기 지그는 상단에 홈이 제공되고, 상기 홈의 아랫부분에 시편의 균열이 관찰 가능한 제1구멍이 제공되고, 상기 제1구멍의 양측에 피로시험 장치의 체결을 위한 제2구멍이 제공될 수 있다. 상기 지그는, 상기 제1구멍의 양측에 제3구멍이 더 제공되고, 상기 제3구멍은 시편에 체결되는 부재가 지그에 인접하여 시험에 영향을 주지 않도록 체결되는 부재를 수용하도록 형성될 수 있으며, 상기 제2구멍에서 상기 지그의 양 옆 모서리 방향까지의 영역이 상기 지그의 다른 영역의 두께보다 얇은 두께를 가지도록 형성될 수 있고, 상기 지그는, 상기 사각형 판 지그의 가장자리에 지그 간 결합을 위한 제4구멍이 제공될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 의하면, 피로균열전파 측정 시스템을 이용하여 피로균열전파 시험에서의 좌굴을 방지하여 시험 결과 데이터의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

Description

좌굴방지 지그 및 그를 포함하는 피로균열전파 시스템{Anti-Buckling Jig and other fatigue-cracked propagation systems}

본 발명은 금속 재료의 피로시험에 관한 발명이다.

기계나 구조물의 파괴가 대부분 피로파괴라 할 정도로 이에 대한 안정성 확보가 설계 시 매우 중요한 사항 중 하나가 된다. 피로파괴란 고체재료에 반복응력을 연속적으로 가하면 인장강도보다 훨씬 낮은 응력에서 재료가 파괴되는 현상을 의미한다. 특히 동적 환경에 있는 기계는 사용기간이 경과 하면 재료의 강도가 저하되는데 그 저하 속도는 매우 느린 경우가 많고, 또 파괴 시점을 예측하기가 어려운 때가 대부분이다. 외형상으로 큰 변화를 일으키지 않고 진행되는 피로파괴가 대부분이며 어느 순간 돌발적으로 파괴가 일어나 종종 큰 사고가 일어나기도 한다.

이러한 피로파괴는 균열의 발생과 진전에 의해서 이루어진다. 상기 균열의 발생 및 진전을 관찰하여 부재의 수명을 예측하는 시험이 피로균열전파 시험이다. 피로 시험은 재료를 실용 기계부품이나 구조물 등에 적용 시 예상치 못한 파괴를 미리 방지하고 부품의 수명이나 교체시기를 예측하여 물적 인적 피해를 방지하기 위하여 수행된다. 따라서 재료를 사용하기 이전에 피로균열전파 시험은 필수적이라 할 수 있다. 그러나 기존의 여러 논문에서, 피로균열전파 시험에서 얇은 시편을 사용하는 경우의 데이터의 오류들을 보고하고 있다. 그러나 상기 데이터의 신뢰도를 향상시킬 방법에 대해서는 연구가 미비한 상태이다.

본 발명에서는, 피로균열전파 시험 중 좌굴 현상의 발생으로 인해 정확한 시험결과를 얻을 수 없어 데이터의 신뢰도가 낮은 점을 해결하고자 한다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급된 과제로 제한되지 않는다. 언급되지 않은 다른 기술적 과제들은 이하의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명의 일 측면에 따른 좌굴방지 지그는, 시편이 피로균열전파시험을 반복하는 동안 시편을 양쪽에서 지지하기 위해 사용하는 사각형 판 지그로써, 상기 지그는

상단에 홈이 제공되고, 상기 홈의 아랫부분에 시편의 균열이 관찰 가능한 제1구멍이 제공되고, 상기 제1구멍의 양측에 피로시험 장치의 체결을 위한 제2구멍이 제공될 수 있다.

상기 지그는, 상기 제1구멍의 양측에 제3구멍이 더 제공되고, 상기 제3구멍은 시편에 체결되는 부재가 지그에 인접하여 시험에 영향을 주지 않도록 체결되는 부재를 수용하도록 형성될 수 있다.

상기 지그는, 상기 제2구멍에서 상기 지그의 양 옆 모서리 방향까지의 영역이 상기 지그의 다른 영역의 두께보다 얇도록 형성될 수 있다.

또한 상기 지그는 상기 사각형 판 지그의 가장자리에 지그 간 결합을 위한 제4구멍이 제공될 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 피로균열전파 시험에 사용되는 CT 시편; 상기 CT 시편의 양측에서 CT 시편을 지지하는 사각형 판 지그; 및 상기 지그와 상기 CT 시편의 사이에 배치되는 부도체 부재;를 포함하는 피로균열전파 측정 시스템이 제공될 수 있다.

상기 사각형 판 지그는; 상단에 홈이 제공되고, 상기 홈의 아랫부분에 시편의 균열이 관찰 가능한 제1구멍이 제공되고, 상기 제1구멍의 양측에 피로시험 장치의 체결을 위한 제2구멍이 제공되고, 상기 사각형 판 지그의 가장자리에 지그 간 결합을 위한 제4구멍이 제공될 수 있다.

일 실시예에서, 상기 제2구멍의 크기는 상기 CT 시편의 구멍의 크기보다 크게 형성될 수 있다.

또한 상기 부도체 부재는 테프론, 고무, 실리콘 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.

상기 CT 시편의 상단에 전선체결용 구멍이 제공되고, 상기 CT 시편에 제공되는 전류연결용 구멍은 상기 지그의 제3구멍과 대응되도록 배치되는 피로균열전파 측정 시스템이 제공된다.

상기 사각형 판 지그의 제4구멍은 상기 CT 시편의 모서리 바깥부분의 위치에 배치될 수도 있다.

본 발명에서는 좌굴방지를 위한 지그 및 피로균열전파 측정 시스템을 제공함으로써 피로균열전파 시험에서 더욱 신뢰도 높은 데이터를 얻을 수 있다.

본 발명의 다른 측면에서, 최근에 개발된 재료가 항공용 소재로 인증 받기 위하여 피로균열전파 시험이 필수적이며, 항공용 재료의 인증은 요구되는 시험의 신뢰성이 중요하므로 이에 본 발명을 활용할 수 있다.

본 발명의 효과는 상술한 효과들로 제한되지 않는다. 언급되지 않은 효과들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 CT 시편에 반복하중을 가하는 것을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명에 사용되는 CT 시편을 형상화한 도면이다.
도 3은 CT 시편을 이용하여 DCPD 방법으로 피로균열전파시험을 하는 모식도를 대략적으로 표현한 도면이다.
도 4 및 도 5는 상기 DCPD 방법을 이용할 때 CT 시편에 전선이 체결되는 방식을 설명하기 위한 도면이다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 일 실시예의 지그를 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 피로균열전파 측정 시스템의 일 실시예의 구성요소를 분해한 사시도이다.
도 9는 도 8의 시스템의 구성요소가 결합한 사시도이다.
도 10은 본 발명의 피로균열전파 측정 시스템을 사용한 경우의 시험 결과 그래프이다.
도 11은 본 발명의 지그를 적용하여 시험한 후의 CT 시편이다.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. 또한, 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 도면 전체에 걸쳐 동일한 부호를 사용한다.

덧붙여, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 '연결'되어 있다고 할 때, 이는 '직접적으로 연결'되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 '간접적으로 연결'되어 있는 경우도 포함한다.

어떤 구성요소를 '포함'한다는 것은, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다. 구체적으로, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.

단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

또한 도면에서 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.

길고 곧은 부재에 축 방향의 압축력이 가해지면 하중의 크기가 작은 경우 압축력을 받는 시편도 수축을 하게 되나, 하중의 크기가 어느 값을 초과하면 가로방향으로 휘어짐이 발생하게 된다. 이러한 휘어짐 현상을 좌굴(buckling) 현상이라 한다. 이러한 좌굴 현상으로 인하여 부재가 극심하게 변형되는 경우가 많으므로, 긴 기둥이나 박판구조를 많이 사용하는 건축물, 교통, 차량, 선박, 항공기 등의 설계에서는 좌굴 방지가 특히 중요시된다. 본 발명은 피로시험에서의 좌굴 방지를 주제로 진행한다. 또한 본 발명에서 실시하는 모든 시험들은 ASTM(American Standard Testing Methods)의 기준에 의거하여 행해진다. 본 발명에서 설명하지 않은 보다 자세한 사항들은 상기 기준에 의하도록 한다. 이하에서는, 도면을 이용해 설명한다.

도 1에는 CT 시편에 반복 하중을 가하는 것이 도면으로 나타나 있다. 피로균열전파 시험에서는 상기 도 1에 도시 생략된 장치에 의하여 Z축 방향으로 하중을 반복하여 균열을 생기도록 한 뒤 그를 관찰한다. Z축 방향으로 하중을 반복하는 경우 가운데 노치의 첨단부에 균열이 생기고, 하중이 점점 누적됨에 따라 균열이 성장하게 되어 결국 파단에 이르게 된다. 피로균열전파 시험에서는 재료가 피로 균열이 어느 정도 진행된 이후에 최종 파단에 이르는 것을 감안하여, 피로 균열의 진전을 관찰하여 재료의 향후 수명을 예측하는 데에 목적이 있다.

현재까지, 피로시험과 재료와의 관련성에 대해 연구한 논문들이 다수 존재한다. 그 중에서도 재료의 두께에 따른 피로균열 전파 특성을 연구한 논문에 따르면, 피로시험에 사용된 재료의 두께가 피로수명에 영향을 주는 인자에 해당하며, 두께가 얇아질수록 오차율도 높아지는 것을 확인할 수 있다. 즉 논문의 내용에 따르면, 시편이 얇을수록 좌굴 등의 영향을 받아 해당 피로균열전파 시험의 오차율이 높아지고, 이는 그만큼 신뢰도 있는 데이터를 얻기 힘들다는 것과 동일하며 시험의 정확도도 낮아짐을 의미한다. 본 발명에서는, 최근 얇은 박판 시편의 피로균열전파 특성 평가에 대한 요구도가 증가함에 따라 신뢰도 있는 데이터를 얻기 위한 지그 및 피로균열전파 측정 시스템을 제안하고자 한다. 이하에서는 피로균열전파 시험에서 사용되는 시편과 피로시험 방법에 대하여 설명한다.

도 2를 참조하면, CT 시편(1)의 모양이 개시되어 있다. CT 시편(1)은 가운데에 2개의 시편의 구멍(2)이 제공되고, 일면에 노치 형태를 가지는 것을 특징으로 한다. 상기 CT 시편(1)은 피로시험을 위한 전류연결용 구멍(3) 및 전압측정용 구멍(4)이 더 제공될 수 있다. 피로균열전파 시험에서는, 반복 하중을 통한 균열의 발생 및 성장을 잘 관찰할 수 있는 CT 시편을 주로 사용한다. 피로균열전파 시험 방법에는 컴플라이언스 방법(compliance method), DCPD(Direct current potential drop) 방법 등이 존재한다. 그러나 상기 방법들 중 피로균열전파 시험을 포함한 균열길이를 성장시키는 시험의 경우, 전류에 의한 균열길이 측정법인 DCPD 방법이 가장 정확한 측정방법에 해당한다. DCPD 방법은 균열의 정밀한 측정이 가능하며 자동화를 쉽게 구현할 수 있을 뿐만 아니라 다양한 요구에 부응하는 하중조건의 제어에 필요한 피드백도 용이하여 많이 이용된다. 특히, 얇은 박판의 경우 DCPD 외의 다른 측정방법을 사용하기 더욱 어렵다.

이하에서는, DCPD 방법을 사용하여 피로균열을 측정하는 방법을 설명한다.

도 3을 참조하면, CT 시편(1)을 이용하여 DCPD 방법으로 피로균열을 측정하는 모식도가 나타나 있다. 상기 DCPD 방법은 균열의 길이를 측정하기 위해 CT 시편(1)에 전류를 공급하는 파워 서플라이(20), CT 시편(1)의 균열시험이 진행됨에 따라 센서에 의해 CT 시편(1)으로부터 감지되는 전압신호를 증폭하는 증폭기(10), 이 증폭기(10)로부터의 신호를 이용하여 시편의 균열길이에 해당하는 전압을 결정함과 더불어 소정의 프로그램에 의해 열유도 보정 및 전류 전압보정 후 파괴인성값 또는 da/dN-ΔK 그래프의 형태로 출력시키는 컴퓨터(30)를 포함하여 시험될 수 있다.

이하에서는 도 3의 DCPD 방법을 구체적으로 설명한다. 상기 CT 시편(1)의 전류연결용 구멍(3)으로는 파워 서플라이(20)으로부터 전류가 흘러 들어오며, 전압측정용 구멍(4)으로는 전압이 측정되게 된다. DCPD 방법에 의하면 CT 시편(1)에 전류를 공급하여 초기 전압(V0)을 유지시키고, CT 시편(1)에 도시 생략된 장치를 이용해 인장력을 가하여 CT 시편(1)이 균열 진전됨에 따른 저항변화에 의한 전압차(V)를 측정하여, 시편의 균열길이(a)를 측정하는 금속재료의 균열길이 측정 방법을 이용한다. 본 발명에 의하면, 시편의 너비(w)당 균열길이(a)가 a/w =-0.5051+0.8875*(V/V0)-0.1398*(V/V0)² +0.0002398*(V/V0)³의 관계를 만족한다. 즉 본 수식을 통해 정확한 균열길이 a의 값을 측정할 수 있다.

도 4 및 도 5는 상기 DCPD 방법을 이용할 때 CT 시편(1)에 전선이 체결되는 방식을 보다 자세히 설명하기 위한 도면이다. 본 발명에서의 DCPD 시험을 진행하는 경우 2개의 전류연결용 구멍(3) 및 2개의 전압측정용 구멍(4)이 제공된 CT 시편(1)을 이용한다. 도 4를 참조하면, CT 시편(1)의 전류연결용 구멍(3)과 전압측정용 구멍(4)의 제공 위치 관련, 상기 전류연결용 구멍(3)은 시편의 구멍(2)과의 중심이 일치하도록 제공될 수 있다. 또한 전압측정용 구멍(4)의 경우 시편(1)의 노치가 형성된 가장자리의 윗부분에 제공될 수 있다.

도 4 및 도 5를 참조하면, 전류연결용 구멍(3)과 연결된 전선을 제1전선(70)이라 한다. 전압측정용 구멍(4)과 연결된 전선을 제2전선(80)이라 한다. 상기 제1전선(70)은, 구리선(50)과 전선 터미널(60)을 포함할 수 있다. 상기 제2전선(80)은 전류가 흐르기만 하면 되기 때문에 전압측정용 구멍(4)에 얇게 연결이 가능하나, 상기 제1전선(70)의 경우 전류 인가를 위해 두꺼운 구리선(50)을 이용하기 때문에 납작한 전선 터미널(60)을 사용하여 CT 시편(1)과 연결하게 된다. 따라서 CT 시편(1)과 제1전선의 체결을 위해 볼트(40) 등이 사용될 수 있다. 그러나 볼트(40) 이외의 다른 방식으로 체결하는 것도 가능하다.

이 때 DCPD 시험에서 주의할 점이 있다. DCPD 시험은 상기 기재한 바와 같이 전선을 연결하여 시험을 진행하는 바, 전선은 외부의 작은 접촉에도 데이터에 큰 영향을 미치므로 최대한 접촉을 줄여야 한다. 즉 상기 제1전선(70)과의 연결을 위해 전류연결용 구멍(3)에 체결되는 부재가 지그(100)에 접하게 되는 경우 데이터에 큰 영향을 미칠 수 있다. 도면의 실시예로 설명하면, 상기 제1전선(70)과 CT 시편(1)을 연결하는 볼트(40)의 윗부분 혹은 아랫부분이 지그(100)에 접하여 데이터에 영향을 미칠 수 있다. 따라서 이하에서는, 피로시험의 데이터에 영향을 미치지 않으면서 시편을 양옆에서 지지할 수 있는 지그가 제안될 수 있다.

즉, 본 발명에서는 상기 기재한 DCPD 방법을 사용함과 동시에 박판 시편을 사용하는 경우 신뢰도 높은 데이터를 제공하기 위한 지그에 대해 설명한다. 그러나 본 발명에서 제안되는 지그는 상기 DCPD 방법에만 한정되는 것은 아니며, 다른 피로균열 시험에서도 적용할 수 있을 것이다. 이하에서는 본 피로시험에서 사용되는 지그의 일 실시예를 설명한다.

도 6 및 도 7을 참조하면, 본 발명의 일 실시예의 사각형 판 지그의 도면이 개시되어 있다. 사각형 판 지그(100)는 제1지그(101)와 제2지그(102)를 포함할 수 있다. 혹은 제1지그(101)만을 포함할 수도 있으며, 제2지그(102)만을 포함할 수도 있다. 이하에서는 제1지그(101)와 제2지그(102)의 특성을 설명할 때 공통되는 부분에 있어서는 사각형 판 지그(100)로 통일하여 설명한다.

도 6을 참조하면, 본 발명의 지그는 사각형 판 지그이며, 지그의 상단에 홈(110)이 제공되고, 상기 홈의 아랫부분에 위치한 제1구멍(120)이 제공되고, 상기 제1구멍(120)의 양측에 제2구멍(130)이 제공될 수 있다. 제1구멍(120)의 양측에 제3구멍(140)이 더 제공될 수 있다. 사각형 판 지그의 가장자리에 제4구멍(150)이 더 제공될 수 있다. 상기 제공되는 제1구멍(120), 제2구멍(130), 제3구멍(140), 제4구멍(150)은 도면에 도시된 크기나 형태에 구속되지 않으며, 본 발명의 특허청구범위를 만족하는 범위 내에서 다양하게 변화되어 제공될 수 있다.

도 7을 참조하면, 본 발명의 사각형 판 지그 중 제2지그(102)의 경우, 상기 제2구멍(130)에서 상기 제2지그(102)의 양 옆 모서리 방향까지의 영역을 제1영역(160)으로 정의한다. 상기 제2지그(102)의 영역 중 상기 제1영역(160)을 제외한 영역을 제2영역(170)으로 정의한다. 상기 제1영역(160)은 상기 제2영역(170)의 두께보다 얇게 형성될 수 있다. 상기 제1영역(160)이 상기 제2영역(170)의 두께보다 얇게 형성되는 이유는 상기 CT 시편(1)의 전류연결용 구멍(3)에 연결되는 부재가 납작한 전선 터미널(60)을 이용하기 때문에 그 면적이 상기 제2지그(102)에 접하지 않도록 형성되는 것이다. 상기 기재한 제1영역(160)의 범위는 도 7에 도시된 영역으로 제한되지 아니하며, 상기 CT 시편(1)의 전류연결용 구멍(3)에 연결되는 부재의 영역에 대응하여 형성될 수 있다.

상기 제1영역(160)은 CT 시편을 양쪽에서 지지하기 위해 사용하는 사각형 판 지그 중 하나에 있을 수 있다. 또는 제1영역(160)은 양쪽에서 지지하기 위해 사용하는 사각형 판 지그의 양쪽 모두에 있을 수 있다.

상기 지그의 상단에 홈(110)이 제공된 이유를 설명한다. 상기 지그는 CT 시편(1)을 양쪽에서 지지하기 위해 사용되므로 CT 시편(1)의 크기보다 크도록 형성될 수 있다. 또한 이를 만족하면서, 상기 기재한 바와 같이 전압측정용 구멍(4)과 연결되는 제2전선(80)에 최대한 접촉하지 아니하도록 하여야 한다. 따라서 본 발명에서는 지그의 상단에 제2전선(80)과 접촉하지 않는 범위까지 파여진 홈(110)을 제공하여, 피로균열전파 시험 데이터의 신뢰도를 높이고자 한다. 본 발명에서 제공된 홈은 시험하는 CT 시편(1)의 노치 부분 및 전압측정용 구멍(4)이 생성되는 영역에 대응하여 제공되는 홈의 범위가 변화할 수 있다.

상기 제1구멍(120)의 제공 이유를 설명한다. DCPD 시험 진행 과정에서 정상적인 시험이라면 대부분 가운데 방향으로 균열이 진행되게 된다. 만일 소재의 문제나 조정에 문제가 있어 균열의 진행 각도가 10도 이상 꺾이는 경우 규정(ASTM E647)에 명시되어 있는 대로 해당 피로균열전파 시험은 불인정 되게 된다. 즉 제1구멍(120)의 경우, 균열을 눈으로 관찰하는 용도일 수 있다. 또한 피로균열의 진행 각도가 꺾이지 않고 제대로 진행하는지 관찰 가능할 수 있다. 전체적으로 균열이 올바르게 성장하는지 관찰하기 위하여 제1구멍(120)을 제공할 수 있다.

상기 제2구멍(130)의 제공 이유를 설명한다. 상기 도 3에 도시한 피로균열전파 시험 모식도에서, 실제 시험은 도시 생략된 기구를 이용하여 CT 시편의 구멍(2)에 기구가 체결되어 테스트가 진행된다. 따라서 도 8을 참조하면, CT 시편(1), 사각형 판 지그(100), 부도체 부재(200)가 결합한 피로균열전파 측정 시스템의 구성요소들은 상기 테스트의 진행을 위해 CT 시편의 구멍(2)보다 같거나 큰 제2구멍이 제공될 수 있으며, 상기 제2구멍은 CT 시편의 구멍(2)에 대응되는 위치에 제공될 수 있다. 따라서 상기 제2구멍은 CT 시편의 구멍(2)과 비슷한 모양을 가지도록 제공될 수 있으며, 제2구멍(130)은 제1구멍(120)의 양측으로 제공될 수 있다.

상기 제3구멍(140)의 제공 이유를 설명한다. 상기 제3구멍(140)의 경우 시편에 체결되는 부재가 지그에 인접하여 시험에 영향을 주지 않도록 체결되는 부재를 수용하도록 제공될 수 있다. 상기 제3구멍(140)은 상기 CT 시편의 전류연결용 구멍(3)과 대응되도록 제공될 수 있다. 상기 제3구멍(140)은 상기 기재한 바와 같이 시편(1)에 제1전선(70)이 연결되는 과정에서, 체결 부재와의 접촉으로 인해 데이터의 신뢰도가 낮아질 경우를 대비하여 제공될 수 있다. 따라서 제3구멍(140)은 고정된 위치는 아닐 수 있으며, 상기 CT 시편의 전류연결용 구멍(3)에 대응되도록 제공될 수 있다.

상기 제4구멍(150)의 제공 이유를 설명한다. 본 발명의 피로균열전파 측정 시스템에 있어서, CT 시편(1)을 양쪽으로 지지하는 지그(100)와 부도체 부재(200)가 제공될 수 있다. 지지를 위해 지그(100) 및 부도체 부재(200)의 크기는 상기 CT 시편(1)보다 크게 제공되므로, 본 발명에서는 지그끼리의 결합을 위한 제4구멍(150)을 제공한다. 그러나 본 발명에서 피로균열전파 측정 시스템의 결합 방법은 제공된 제4구멍(150)을 이용하는 방법에 제한되지는 않으며, 통상의 기술자의 수준에서 결합 가능한 다른 결합방법을 이용할 수도 있다.

또한 상기 제4구멍(150)을 이용하여 결합하는 경우, 상기 제4구멍(150)은 CT시편(1)의 모서리 바깥부분의 위치에 배치되도록 할 수 있다. 즉 상기 제4구멍(150)의 위치로 인해 상기 지그(100)는 CT 시편(1)을 모두 포함하는 크기로 제작 될 수 있다.

도 6 및 도 7에서 상기 지그 외에, 측면과 상단에 표시한 것은 이해를 돕기 위해 각각의 위치에서 바라본 지그이다. 빗금으로 표시한 부분은 지그에 구멍과 홈이 존재하는 부분이 많은 점을 고려하여, 구멍과 홈의 영역이 존재하지 않는 부분과 구분하기 위해 표시하였다. 빗금이 있는 부분이 구멍이 없는 영역이고, 흰색으로 표현된 부분이 구멍이 있는 부분에 해당한다. 측면도면에서 빗금이 없도록 표시된 이유는 구멍의 영역이 작아 선으로도 구분이 가능하기 때문이다. 이 도면을 통해 최적의 실시예의 지그의 대략적인 수치적 부분을 이해할 수 있다.

이하에서는, 본 발명에서의 피로균열전파 측정 시스템에 대해 설명한다.

도 8은 본 발명의 피로균열전파 측정 시스템의 구성요소를 분해한 사시도이다.

본 발명의 최적의 실시예로써, 피로균열전파 측정 시스템은 제1지그(101), 제2지그(102)로 이루어진 지그(100), CT 시편(1), 부도체 부재(200)를 포함할 수 있다. 또한 볼트(40)를 이용하여 상기 피로균열전파 측정 시스템의 구성요소를 결합시킬 수도 있다.

상기 피로균열전파 측정 시스템(1000)에서, 부도체 부재(200)를 삽입하여 CT 시편(1)과 지그(100) 간의 전기적 교류를 차단할 수 있다. 또한 CT 시편(1)과 지그(100) 간의 마찰에 의한 변수까지 고려할 수 있다. 상기 부도체 부재(200)는 고무, 실리콘, 테이프론 중 어느 하나일 수 있다. 또한 상기 부도체 부재(200)는 시험에 영향을 끼치지 아니하는 범위 내에서 지그(100)와 같거나 유사한 형상을 가질 수 있다.

상기 피로균열전파 측정 시스템(1000)에서, 상기 제2구멍(130)의 크기는 상기 CT 시편의 구멍(2)의 크기보다 크게 형성될 수 있다.

구체적으로, 피로균열전파 시험을 진행하는 경우 시편의 구멍(2)에 장치를 연결하여 하중을 가하게 된다. 만일 지그(100)와 시편(1)의 대응하는 구멍의 크기가 같다고 가정하면, 피로균열전파 시험을 진행하게 되면서 시편(1)은 양쪽으로 점점 벌어지게 된다. 이 때 지그의 제2구멍(130)과 시편의 구멍(2)의 크기가 같다면 하중의 영향이 그대로 지그에 미치게 되어 그로 인해 지그 자체가 파손될 염려가 존재한다. 또한 하중의 영향으로 지그가 제 기능을 하지 못하게 되어 피로균열전파 시험에 있어 신뢰성 있는 데이터를 얻지 못하게 되는 염려도 존재한다.

따라서 시편의 구멍(2)과 대응되는 제2구멍(130)의 크기는 상기 CT시편 구멍(2)의 크기보다 충분히 크도록 형성될 수 있다. 상기 제2구멍(130)의 크기의 실제적인 수치는 시편의 소재 및 크기에 따라 균열이 벌어지는 정도가 다르므로 수치적으로 완벽히 정의되지는 않는다. 피로균열전파 시험의 경우 시편의 완벽한 파단까지 시험을 진행하지 않기 때문에 피로시험 장치가 체결되는 부분인 제2구멍(130)의 크기만 충분하게 주어지게 된다면 지그를 안전하게 보호하며 시험할 수 있다. 즉 이를 통해 본 발명의 지그는 반영구적으로 사용이 가능할 수도 있다.

상기 피로균열전파 측정 시스템(1000)에서, 볼트(40)가 제4구멍(150)에 결합하여 피로균열전파 측정 시스템을 구성할 수 있다. 그러나 결합 방식은 볼트(40)에 한정되지 아니하며 통상의 기술자의 지식 수준에서 가능한 결합 방식이 사용될 수 있다. 또한 도 8을 참조하면, 지그(100)의 제4구멍(150)이 시편(1)의 모서리 바깥쪽에 형성되는 것을 확인할 수 있다. 즉 시편의 크기는 지그(100)의 제4구멍(150)으로 형성한 사각형보다 크기가 더 작은 것을 확인할 수 있다.

또한 도 8을 참조하면, CT 시편(1)에 제공되는 전류연결용 구멍(3)은 상기 지그의 제3구멍(140)과 대응되도록 배치되는 것을 확인할 수 있다. 즉 도 8을 통해 본 발명의 피로균열전파 측정 시스템의 구성요소들의 대략적으로 대응되는 크기를 이해할 수 있다.

도 9는 도 8의 피로균열전파 측정 시스템의 구성요소가 결합한 사시도이다. 상기 도 8의 모든 구성요소가 결합한 도 9를 보면, 시편의 크기와 부도체 부재 및 지그의 크기 차이를 확인할 수 있다. 또한 상기 지그의 홈(110)의 형성으로 인해 전압측정용 구멍(4)에 연결될 제2전선(80)이 지그의 영향을 받지 않는다는 것을 확인할 수 있다.

이하에서는 본 발명을 실제 시험에 적용한 결과에 대하여 설명한다.

도 10은 본 발명의 피로균열전파 측정 시스템을 사용한 경우의 시험 결과 그래프이다. 즉 실제 본 측정 시스템을 사용하여 시험한 결과 지그, 부도체 부재의 적용으로 좌굴이 발생하지 아니하였고 즉 그로 인해 정확한 데이터 결과를 얻었음을 알 수 있다.

도 11은 본 발명의 지그를 사용하여 피로균열전파 측정을 마친 이후의 CT 시편이다. 실제 시험에서 본 발명의 지그(100)를 사용했을 때 최종적으로 파단이 일어난 시편의 형상에서 좌굴이 일어나지 않았음을 확인할 수 있다. 본 시험에서는 시편 균열면을 관찰하기 위해 시편이 완전히 파단되기 이전에 시험을 종료한다.

즉, 본 발명의 지그(100) 및 피로균열전파 시스템(1000)을 사용하면, CT 시편을 시험에 사용할 수 있는 특징 및 전류를 사용한 균열길이 측정 방법인 DCPD에 대하여 전선이 장치에 닿지 않으면서 육안으로 균열을 관찰할 수 있는 효과가 존재한다.

이상의 실시예들은 본 발명의 이해를 돕기 위하여 제시된 것으로, 본 발명의 범위를 제한하지 않으며, 이로부터 다양한 변형 가능한 실시예들도 본 발명의 범위에 속하는 것임을 이해하여야 한다. 본 발명에서 제공되는 도면은 본 발명의 최적의 실시예를 도시한 것에 불과하다. 본 발명의 기술적 보호범위는 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이며, 본 발명의 기술적 보호범위는 특허청구범위의 문언적 기재 그 자체로 한정되는 것이 아니라 실질적으로는 기술적 가치가 균등한 범주의 발명까지 미치는 것임을 이해하여야 한다.

1: 시편
2: 시편의 구멍
3: 전류연결용 구멍
4: 전압측정용 구멍
10: 증폭기
20: 파워 서플라이
30: 컴퓨터
40: 볼트
50: 구리선
60: 전선 터미널
70: 제1전선
80: 제2전선
100: 사각형 판 지그
101: 제1지그
102: 제2지그
110: 홈
120: 제1구멍
130: 제2구멍
140: 제3구멍
150: 제4구멍
160: 제1영역
170: 제2영역
200: 부도체 부재
1000: 피로균열전파 측정 시스템

Claims (10)

1. 시편이 피로균열전파시험을 반복하는 동안 시편을 양쪽에서 지지하기 위해 사용하는 사각형 판 지그로써,
   상기 지그는;
   상단에 홈이 제공되고,
   상기 홈의 아랫부분에 시편의 균열이 관찰 가능한 제1구멍이 제공되고,
   상기 제1구멍의 양측에 피로시험 장치의 체결을 위한 제2구멍이 제공되며,
   상기 제1구멍의 양측에 제3구멍이 더 제공되고,
   상기 제3구멍은 시편에 체결되는 부재가 지그에 인접하여 시험에 영향을 주지 않도록 체결되는 부재를 수용하도록 형성되고,
   상기 시편은 CT 시편인 것을 특징으로 하는 지그.
2. 삭제
3. 제 1항에 있어서,
   상기 지그는,
   상기 제2구멍에서 상기 지그의 양 옆 모서리 방향까지의 영역이 상기 지그의 다른 영역의 두께보다 얇은 것을 특징으로 하는 지그.
4. 제 3항에 있어서,
   상기 지그는,
   상기 사각형 판 지그의 가장자리에 지그 간 결합을 위한 제4구멍이 제공되는 것을 특징으로 하는 지그.
5. 피로균열전파 시험에 사용되는 CT 시편;
   상기 CT 시편의 양측에서 CT 시편을 지지하는 사각형 판 지그; 및
   상기 지그와 상기 CT 시편의 사이에 배치되는 부도체 부재;를 포함하고,
   상기 사각형 판 지그는;
   상단에 홈이 제공되고,
   상기 홈의 아랫부분에 시편의 균열이 관찰 가능한 제1구멍이 제공되고,
   상기 제1구멍의 양측에 피로시험 장치의 체결을 위한 제2구멍이 제공되고,
   상기 사각형 판 지그의 가장자리에 지그 간 결합을 위한 제4구멍이 제공되며,
   상기 제1구멍의 양측에 제3구멍이 더 제공되고,
   상기 제3구멍은 시편에 체결되는 부재가 지그에 인접하여 시험에 영향을 주지 않도록 체결되는 부재를 수용하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 피로균열전파 측정 시스템.
6. 삭제
7. 삭제
8. 제5항에 있어서,
   상기 사각형 판 지그 중 어느 하나는,
   상기 제2구멍에서 상기 사각형 판 지그의 양 옆 모서리 방향까지의 영역이 상기 지그의 다른 영역의 두께보다 얇은 것을 특징으로 하는 피로균열전파 측정 시스템.
9. 제5항에 있어서,
   상기 제2구멍의 크기는 상기 CT 시편의 구멍의 크기보다 크게 형성되는 것을 특징으로 하는 피로균열전파 측정 시스템.
10. 제5항에 있어서, 상기 사각형 판 지그의 제4구멍은 상기 CT 시편의 모서리 바깥부분의 위치에 배치되는 것을 특징으로 하는 피로균열전파 측정 시스템.

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