KR102148978B1 - Method for ultra-high cycle fatigue testing - Google Patents

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KR102148978B1
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이창순
함석창
류선윤
장태석
조인식
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선문대학교 산학협력단
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Abstract

Disclosed is a method for testing an ultra-high cycle fatigue. The method for testing the ultra-high cycle fatigue comprises the following steps of: generating a control pulse of a fatigue testing apparatus through an experiment for each material test piece; and performing a fatigue test of the test piece to be subjected to the fatigue test through control of the fatigue testing apparatus using the control pulse of the test piece to be subjected to the fatigue test among the control pulses of the test piece for each material.

Description

초고주기 피로 시험 방법{Method for ultra-high cycle fatigue testing}Method for ultra-high cycle fatigue testing

본 발명은 초고주기 피로 시험 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an ultra-high cycle fatigue test method.

일반적으로, 초고주기 피로시험장치 혹은 초음파 피로시험장치는, 압전 변환기(piezoelectric transducer)를 이용하여 초음파의 주파수 범위를 갖는 진동을 발생시키고, 이를 시험편(specimen)에 인가하여 피로 시험을 수행하는 장치이다. 이러한 초고주기 피로시험 장치는 열차의 차륜, 터빈 블레이드 등의 피로 응력에 대한 저항이 중요시되는 부품에 대한 피로 시험에 활용되고 있다.In general, an ultra-high cycle fatigue test device or an ultrasonic fatigue test device is a device that generates a vibration having a frequency range of ultrasonic waves using a piezoelectric transducer and applies it to a specimen to perform a fatigue test. . Such an ultra-high cycle fatigue test apparatus is used for fatigue tests of parts where resistance to fatigue stress such as wheels and turbine blades of a train is important.

한편, 초고주기 피로시험장치가 S-N 곡선(S-N Curve) 등의 피로시험결과를 도출하기 위해서는, 시험편의 동적탄성계수를 알아야 하는데, 이러한 동적탄성계수는 시험편의 형상, 밀도 등에 따라 값이 달라진다.On the other hand, in order for the ultra-high cycle fatigue testing apparatus to derive fatigue test results such as S-N curve, it must know the dynamic modulus of elasticity of the test piece, and the dynamic modulus of elasticity varies depending on the shape and density of the test piece.

그런데, 일반적으로, 피로시험 중 시험편은 그 길이 방향으로 늘어나는 것을 포함하여 치수 변화가 발생함은 물론, 온도 상승에 따른 시험편의 밀도 변화가 발생한다. 게다가, 진동을 발생시키는 압전 변환기로 전력을 공급하는 전력 발생기의 출력이 일정치 않아 예상치 않은 시험편의 치수 변화가 발생하며, 진동이 시험편에 끊임없이 가해지면 어느 시점에 시험편이 발화될 수도 있다.However, in general, during a fatigue test, a change in dimensionality of the test piece including stretching in the longitudinal direction occurs, as well as a change in the density of the test piece according to an increase in temperature. In addition, the output of the power generator supplying power to the piezoelectric transducer that generates vibration is not constant, causing unexpected dimensional change of the test piece, and if vibration is constantly applied to the test piece, the test piece may ignite at some point.

종래의 초고주기 피로시험장치는, 이와 같이 피로시험 중 발생하는 시험편의 치수 변화(혹은 형상 변화), 밀도 변화 등을 무시하고 일률적인 탄성계수를 적용하여 피로 시험결과를 도출하고 있어, 피로시험의 정확성 및 신뢰성이 떨어지는 문제점이 있었다.Conventional ultra-high-cycle fatigue testing devices ignore the dimensional change (or shape change) and density change of the test piece that occur during the fatigue test and apply a uniform elastic modulus to derive the fatigue test result. There was a problem of poor accuracy and reliability.

본 발명은 재료별 시험편에 대한 실험을 통해 피로시험 수행을 위한 피로시험장치의 제어펄스를 생성 및 저장하고, 저장된 제어펄스를 이용하여 피로시험장치를 제어하여 피로시험을 수행하는 초고주기 피로 시험 방법을 제공하기 위한 것이다.The present invention is an ultra-high cycle fatigue test method for generating and storing control pulses of a fatigue test apparatus for performing a fatigue test through experiments on test pieces for each material, and controlling the fatigue test apparatus using the stored control pulses to perform a fatigue test. It is to provide.

본 발명의 일 측면에 따르면, 피로시험장치를 이용하여 수행하는 초고주기 피로 시험 방법이 개시된다.According to an aspect of the present invention, an ultra-high cycle fatigue test method performed by using a fatigue test apparatus is disclosed.

본 발명의 실시예에 따른 초고주기 피로 시험 방법은, 재료별 시험편에 대하여 실험을 통해 상기 피로시험장치의 제어펄스를 생성하는 단계 및 상기 재료별 시험편의 제어펄스 중 피로시험 대상 시험편의 제어펄스를 이용한 상기 피로시험장치의 제어를 통해 상기 피로시험 대상 시험편의 피로시험을 수행하는 단계를 포함한다.An ultra-high cycle fatigue test method according to an embodiment of the present invention includes the steps of generating a control pulse of the fatigue testing device through an experiment on a test piece for each material, and the control pulse of the test piece to be subjected to a fatigue test among the control pulses of the test piece for each material. And performing a fatigue test of the test piece to be subjected to the fatigue test through the control of the used fatigue test device.

상기 피로시험장치는, 시험편에 미리 설정된 주파수를 가지는 진동을 인가하는 진동 발생기, 상기 진동 발생기를 구동시키기 위하여 상기 진동 발생기로 전력을 공급하는 전력 발생기, 상기 진동이 인가된 시험편의 길이의 치수 변화를 측정하는 변위측정센서, 상기 진동이 인가된 시험편의 온도를 측정하는 온도측정센서 및 상기 전력 발생기를 통해 상기 진동 발생기를 제어하여 상기 실험 및 상기 피로시험을 수행하기 위하여, 사용자가 사용하는 사용자 단말을 포함한다.The fatigue testing device includes: a vibration generator for applying vibration having a preset frequency to the test piece, a power generator supplying power to the vibration generator to drive the vibration generator, and a change in dimension of the length of the test piece to which the vibration is applied. In order to perform the experiment and the fatigue test by controlling the vibration generator through the displacement measurement sensor to measure, the temperature measurement sensor to measure the temperature of the test piece to which the vibration is applied, and the power generator, the user terminal used by the user Include.

상기 제어펄스를 생성하는 단계는, 상기 전력 발생기의 온오프(on/off) 제어를 위한 제어펄스를 생성한다.In the generating of the control pulse, a control pulse for on/off control of the power generator is generated.

상기 제어펄스의 온이 되는 구간의 폭은, 상기 전력 발생기를 온 시킨 시점부터, 상기 변위측정센서에 의하여 상기 시험편의 진동이 감지되는 시점까지의 시간으로서, 상기 변위측정센서의 측정시간오차이고, 상기 제어펄스의 오프가 되는 구간의 폭은, 진동이 가해진 후 열이 발생한 시험편이 미리 설정된 정상 온도까지 식는 시간이고, 상기 제어펄스에는, 상기 전력 발생기가 출력하는 전력의 양을 제어하기 위한 전력 출력 패턴이 포함된다.The width of the section in which the control pulse is turned on is a time from when the power generator is turned on to a time when vibration of the test piece is sensed by the displacement measurement sensor, and is a measurement time error of the displacement measurement sensor, The width of the section in which the control pulse is turned off is a time for the test piece to cool down to a preset normal temperature after the vibration is applied, and the control pulse is a power output for controlling the amount of power output by the power generator. Patterns are included.

상기 전력 출력 패턴은, 미리 설정된 실험시간 동안 상기 시험편에 가하고자 하는 피로압력에 상응하는 양의 전력이 상기 진동 발생기에 공급되도록, 상기 제어펄스의 온 타이밍 마다 전력량을 달리하여 생성된다.The power output pattern is generated by varying the amount of power at each ON timing of the control pulse so that an amount of power corresponding to the fatigue pressure to be applied to the test piece is supplied to the vibration generator during a preset experiment time.

본 발명의 실시예에 따른 초고주기 피로 시험 방법은, 재료별 시험편에 대한 실험을 통해 피로시험 수행을 위한 피로시험장치의 제어펄스를 생성 및 저장하고, 저장된 제어펄스를 이용하여 피로시험장치를 제어하여 피로시험을 수행함으로써, 시험편에 적절한 피로압력을 가하게 하여 피로시험의 정확성 및 신뢰성을 향상시키고, 시험편의 발화를 방지할 수 있다.The ultra-high cycle fatigue test method according to an embodiment of the present invention generates and stores a control pulse of a fatigue test apparatus for performing a fatigue test through an experiment on a test piece for each material, and controls the fatigue test apparatus using the stored control pulse. Thus, by performing a fatigue test, it is possible to apply an appropriate fatigue pressure to the test piece to improve the accuracy and reliability of the fatigue test, and to prevent the test piece from igniting.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 초고주기 피로 시험 방법을 나타낸 흐름도.
도 2 및 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 초고주기 피로 시험 방법을 수행하기 위하여 이용되는 피로 시험 장치의 구성을 개략적으로 예시하여 나타낸 도면.
도 4 및 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 초고주기 피로 시험 방법을 설명하기 위한 도면.1 is a flow chart showing an ultra-high cycle fatigue test method according to an embodiment of the present invention.
2 and 3 are diagrams schematically illustrating the configuration of a fatigue testing apparatus used to perform an ultra-high cycle fatigue test method according to an embodiment of the present invention.
4 and 5 are views for explaining an ultra-high cycle fatigue test method according to an embodiment of the present invention.

본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "구성된다" 또는 "포함한다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 여러 구성 요소들, 또는 여러 단계들을 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 또한, 명세서에 기재된 "...부", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.Singular expressions used in the present specification include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise. In the present specification, terms such as “consisting of” or “comprising” should not be construed as necessarily including all of the various elements or various steps described in the specification, and some of the elements or some steps It may not be included, or it should be interpreted that it may further include additional elements or steps. In addition, terms such as "... unit" and "module" described in the specification mean units that process at least one function or operation, which may be implemented as hardware or software, or as a combination of hardware and software. .

이하, 본 발명의 다양한 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상술하겠다. Hereinafter, various embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 초고주기 피로 시험 방법을 나타낸 흐름도이고, 도 2 및 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 초고주기 피로 시험 방법을 수행하기 위하여 이용되는 피로 시험 장치의 구성을 개략적으로 예시하여 나타낸 도면이고, 도 4 및 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 초고주기 피로 시험 방법을 설명하기 위한 도면이다. 이하, 도 1을 중심으로, 본 발명의 실시예에 따른 초고주기 피로 시험 방법에 대하여 설명하되, 도 2 내지 도 5를 참조하기로 한다.1 is a flowchart showing an ultra-high cycle fatigue test method according to an embodiment of the present invention, and FIGS. 2 and 3 illustrate the configuration of a fatigue test apparatus used to perform an ultra-high cycle fatigue test method according to an embodiment of the present invention. It is a diagram schematically illustrated, and FIGS. 4 and 5 are diagrams for explaining an ultra-high cycle fatigue test method according to an embodiment of the present invention. Hereinafter, focusing on FIG. 1, an ultra-high cycle fatigue test method according to an embodiment of the present invention will be described, but reference will be made to FIGS. 2 to 5.

도 1을 참조하면, S110 단계에서, 재료별 시험편에 대하여 실험을 통해 피로시험장치의 제어펄스를 생성한다.Referring to FIG. 1, in step S110, a control pulse of a fatigue test apparatus is generated through an experiment on a test piece for each material.

S120 단계에서, 생성된 제어펄스를 이용한 피로시험장치의 제어를 통해 시험편의 피로시험을 수행한다.In step S120, the fatigue test of the test piece is performed by controlling the fatigue test apparatus using the generated control pulse.

우선, 이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 초고주기 피로 시험 방법을 수행하기 위하여 이용되는 피로 시험 장치의 구성에 대하여 살펴보기로 한다.First, hereinafter, a configuration of a fatigue testing apparatus used to perform an ultra-high cycle fatigue test method according to an embodiment of the present invention will be described.

도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 피로시험장치(100)는, 진동 발생기(110), 전력 발생기(120), 변위측정센서(130) 및 사용자 단말(140)를 포함하여 구성될 수 있다.2 and 3, the fatigue test apparatus 100 according to an embodiment of the present invention includes a vibration generator 110, a power generator 120, a displacement measurement sensor 130, and a user terminal 140. It can be configured.

진동 발생기(110)는 시험편(S)에 미리 설정된 주파수를 가지는 진동을 인가한다. 진동 발생기(110)는 전력 발생기(120)로부터 미리 설정된 양의 전력이 인가되면, 인가된 전력의 양에 상응하는 주파수를 가지는 진동을 발생시킬 수 있다.The vibration generator 110 applies vibration having a preset frequency to the test piece S. When a preset amount of power is applied from the power generator 120, the vibration generator 110 may generate vibration having a frequency corresponding to the amount of applied power.

진동 발생기(110)에 의하여 발생되는 진동의 주파수가 높을수록 수행되는 피로시험에 소요되는 시간이 단축된다. 그래서, 진동 발생기(110)는 초음파의 주파수 범위를 가지는 진동을 발생시키도록 구현될 수 있다. 예를 들어, 진동 발생기(110)는 20 kHz ~ 100 kHz 범위의 주파수를 가지는 진동을 발생시키도록 구현될 수 있다.The higher the frequency of the vibration generated by the vibration generator 110, the shorter the time required for the fatigue test to be performed. Thus, the vibration generator 110 may be implemented to generate vibration having a frequency range of ultrasonic waves. For example, the vibration generator 110 may be implemented to generate a vibration having a frequency in the range of 20 kHz to 100 kHz.

진동 발생기(110)는 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 압전 변환기(piezoelectric transducer)(111) 및 증폭혼(amplifying horn)(113)을 포함하여 구성될 수 있다.The vibration generator 110 may include a piezoelectric transducer 111 and an amplifying horn 113 as shown in FIGS. 2 and 3.

압전 변환기(111)는 전력 발생기(120)와 전기적으로 연결되어 전력 발생기(120)로부터 미리 설정된 양의 전력을 공급받고, 공급받은 전력을 진동으로 변환한다. 즉, 압전 변환기(111)는 압전 효과를 가진 압전 소자(piezoelectric device)를 이용하여 전기적 에너지(전력)를 기계적 에너지(기계적 진동)로 변환하는 장치이다. The piezoelectric converter 111 is electrically connected to the power generator 120 to receive a preset amount of power from the power generator 120 and converts the received power into vibration. That is, the piezoelectric converter 111 is a device that converts electrical energy (power) into mechanical energy (mechanical vibration) using a piezoelectric device having a piezoelectric effect.

증폭 혼(113)은 압전 변환기(111)에 의하여 발생된 진동을 증폭시켜 시험편(S)에 전달한다. 증폭 혼(113)은 압전 변환기(111)와 시험편(S)을 연결하고, 공진 현상을 이용하여 압전 변환기(111)에 의하여 발생된 진동을 증폭시킨다. 일반적으로, 압전 변환기(111) 자체에서 발생되는 진동은 진폭이 작기 때문에, 증폭 혼(113)이 생략되고 압전 변환기(111)가 직접 시험편(S)에 연결될 경우, 시험편(S)에서 피로 시험을 위해 요구되는 크기의 변위가 발생되기 어렵다. 이러한 이유로, 증폭 혼(113)은 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 압전 변환기(111)와 시험편(S) 사이에 위치하도록 구성될 수 있다.The amplifying horn 113 amplifies the vibration generated by the piezoelectric transducer 111 and transmits it to the test piece S. The amplifying horn 113 connects the piezoelectric transducer 111 and the test piece S, and amplifies the vibration generated by the piezoelectric transducer 111 by using a resonance phenomenon. In general, since the vibration generated by the piezoelectric transducer 111 itself has a small amplitude, when the amplifying horn 113 is omitted and the piezoelectric transducer 111 is directly connected to the test piece S, a fatigue test is performed on the test piece S. It is difficult to generate a displacement of the required size. For this reason, the amplifying horn 113 may be configured to be positioned between the piezoelectric transducer 111 and the test piece S, as shown in FIGS. 2 and 3.

한편, 진동 발생기(110)는 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 소자이다 즉, 자기변형소자는 주위에 자계가 인가되면, 전체 에너지를 최소로 보존하기 위하여, 길이가 변화하는 특성을 갖는 소자로, Tbx Dy1-x Fey의 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 미리 설정된 양의 전력이 인가되도록 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.Meanwhile, the vibration generator 110 may include a magnetostrictive transducer instead of the piezoelectric transducer 111. The magnetostrictive transducer includes a magnetostrictive device that converts magnetic energy into mechanical energy and generates vibration having a predetermined frequency. Here, the magnetostrictive device is a device that converts magnetic energy into mechanical energy (displacement or stress, etc.). That is, when a magnetic field is applied around the magnetostrictive device, the length changes in order to minimize the total energy. As a device having characteristics, Terfenol-D, a single crystal alloy having the formula of Tbx Dy1-x Fey (x = 0.27 ~ 0.3, y = 1.9 ~ 2.0), is representative. Compared to the piezoelectric element, such a magnetostrictive element can obtain a large displacement with a low input power, and has the advantage of being able to variously set the frequency of the generated vibration. In addition, the magnetostrictive converter has an advantage that the amplifying horn 113 can be selectively used, unlike the piezoelectric converter 111 in which the amplifying horn 113 is essentially required. The magnetostrictive converter equipped with such a magnetostrictive element is configured to be electrically connected to the power generator 120 to apply a predetermined amount of power from the power generator 120, similar to the piezoelectric converter 111 described above. When power is applied to the magnetostrictive converter, a magnetic field is formed around the rod-shaped magnetostrictive element, and the length of the magnetostrictive element is changed by the formed magnetic field to generate mechanical vibration. To this end, the magnetostrictive converter may include a means for forming a magnetic field around the magnetostrictive element, for example, a coil surrounding the magnetostrictive element.

전력 발생기(power generator)(120)는 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 진동 발생기(110)를 구동시키기 위하여 진동 발생기(110)로 전력을 공급한다. 즉, 전력 발생기(120)는 진동 발생기(110)의 압전 변환기(111)에 미리 설정된 양의 전력을 인가하여 압전 변합기(111)가 기계적 진동을 발생하게 할 수 있다. 한편, 전력 발생기(120)는 진동 발생기(110)에 인가되는 전력의 특성, 예를 들어 전력의 주파수 및 크기 등을 피로 시험의 조건에 따라 변경할 수 있도록 구성될 수 있다.The power generator 120 supplies power to the vibration generator 110 to drive the vibration generator 110 as shown in FIGS. 2 and 3. That is, the power generator 120 may apply a preset amount of power to the piezoelectric transducer 111 of the vibration generator 110 to cause the piezoelectric transformer 111 to generate mechanical vibration. On the other hand, the power generator 120 may be configured to change the characteristics of the power applied to the vibration generator 110, for example, the frequency and magnitude of the power according to the conditions of the fatigue test.

변위측정센서(130)는 피로시험 중 시험편(S)에서 발생하는 진동의 특성, 즉 진동의 진폭 및 주파수를 검출한다.The displacement measurement sensor 130 detects the characteristics of the vibration generated in the test piece S during the fatigue test, that is, the amplitude and frequency of the vibration.

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 3에 도시된 바와 같이, 시험편(S)의 하단과 약간의 간격을 두고 배치되어, 시험편(S)을 향해 빛을 조사하고, 조사된 빛이 시험편(S)에 의해 반사되는 것을 검출하는 광 센서(photo sensor)를 포함하여 구성될 수 있다.For reference, the vibration characteristics of the test piece S detected by the displacement measurement sensor 130 may be used as feedback data for controlling the power generator 120. As shown in FIG. 3, the displacement measurement sensor 130 is disposed at a slight distance from the lower end of the test piece S, irradiates light toward the test piece S, and the irradiated light is applied to the test piece S It may be configured to include a photo sensor that detects what is reflected by.

한편, 변위측정센서(130)에 의해 검출된 빛의 세기는 전압의 크기로 표시될 수 있다. 그리고, 피로시험 중 시험편(S)이 미리 설정된 진폭과 주파수로 진동한다. 그래서, 변위측정센서(130)가 출력하는 변위 데이터는 시간에 따라 기준 전압값을 중심으로 최대 전압값과 최소 전압값 사이에서 진동하는 형태로 나타난다.Meanwhile, the intensity of light detected by the displacement measurement sensor 130 may be displayed as a voltage level. And, during the fatigue test, the test piece (S) vibrates at a preset amplitude and frequency. Thus, the displacement data output from the displacement measurement sensor 130 appears in a form that vibrates between the maximum voltage value and the minimum voltage value around the reference voltage value over time.

이때, 피로시험에 의해 시험편(S)의 길이가 늘어나는 변형이 발생하면, 시험편(S)의 하단과 변위측정센서(130) 사이의 간격이 감소한다. 이 경우, 변위측정센서(130)가 출력하는 변위 데이터는 시험편 치수 증가 시점 이후부터 시간에 따른 전압 크기의 그래프가 전체적으로 상향 이동한 형태로 나타난다. 즉, 시험편 치수 증가 시점 이후부터의 기준 전압값, 최대 전압값 및 최소 전압값은, 시험편 치수 증가 시점 이전에서의 기준 전압값, 최대 전압값 및 최소 전압값 각각에 대해 미리 설정된 크기만큼을 더한 값을 갖는다. 따라서, 변위측정센서(130)의 변위 데이터를 분석함으로써, 시험편(S)의 길이가 얼마만큼 늘어났는지 즉, 시험편(S)의 치수 변화가 파악될 수 있다.At this time, when deformation occurs in which the length of the test piece S increases due to the fatigue test, the gap between the lower end of the test piece S and the displacement measurement sensor 130 decreases. In this case, the displacement data output from the displacement measurement sensor 130 is displayed in a form in which a graph of the voltage magnitude over time is moved upward as a whole from the time point of increasing the size of the test piece. In other words, the reference voltage value, the maximum voltage value, and the minimum voltage value from the time point of increasing the size of the test piece is a value obtained by adding a predetermined amount for each of the reference voltage value, the maximum voltage value, and the minimum voltage value before the time point of increasing the size of the test piece Has. Therefore, by analyzing the displacement data of the displacement measurement sensor 130, how much the length of the test piece S is increased, that is, the change in the size of the test piece S can be determined.

본 발명의 실시예에 따른 변위측정센서(130)는 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 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 마련될 수도 있다.Although the displacement measurement sensor 130 according to the embodiment of the present invention is configured to measure the displacement of the test piece S with respect to the length direction (or vibration direction) of the test piece S, as shown in FIGS. 2 and 3 , In order to more accurately determine the dimensional change of the test piece (S), the displacement measurement sensor 130 may be provided in plural to measure the displacement of the test piece (S) not only in the longitudinal direction of the test piece (S), but also in other directions. .

사용자 단말(140)은 진동 발생기(110)로 시험편(S)에 원하는 진동을 가하기 위하여 진동 발생기(110)로 전력을 공급하는 전력 발생기(120)를 제어하고, 진동이 가해진 시험편(S)의 길이의 치수 변화를 변위측정센서(130)로부터 전달받아 출력할 수 있다.The user terminal 140 controls the power generator 120 that supplies power to the vibration generator 110 in order to apply the desired vibration to the test piece S with the vibration generator 110, and the length of the test piece S to which the vibration was applied The dimensional change of may be transmitted from the displacement measuring sensor 130 and output.

또한, 사용자 단말(140)은 시험편(S)의 치수 변화를 실시간으로 반영하여 시험편(S)의 동적탄성계수(Dynamic Young's modulus)를 산출하고, 산출되는 동적탄성계수를 이용하여 피로시험결과를 도출할 수도 있다.In addition, the user terminal 140 calculates the dynamic young's modulus of the test piece S by reflecting the dimensional change of the test piece S in real time, and derives the fatigue test result using the calculated dynamic elastic modulus. You may.

한편, 사용자 단말(140)은, 본 발명의 실시예에 따른 초고주기 피로 시험 방법을 수행하는 사용자의 단말로서, 예를 들면, 데스크탑과 같은 컴퓨터 단말기일 수 있다.Meanwhile, the user terminal 140 is a terminal of a user performing the ultra-high cycle fatigue test method according to an embodiment of the present invention, and may be, for example, a computer terminal such as a desktop.

즉, 사용자는 사용자 단말(140)을 이용하여 전력 발생기(120)를 통해 진동 발생기(110)를 제어하여 시험편(S)에 대한 피로시험을 수행할 수 있다.That is, the user can perform a fatigue test on the test piece S by controlling the vibration generator 110 through the power generator 120 using the user terminal 140.

특히, 사용자는 피로시험을 수행하기 전에, 피로시험장치의 이상적인 제어를 위한 제어펄스를 생성하기 위하여, 재료별 시험편에 대하여 실험을 수행할 수 있다.In particular, before performing the fatigue test, the user may perform an experiment on test pieces for each material in order to generate control pulses for ideal control of the fatigue test apparatus.

예를 들어, 도 4를 참조하면, 전력 발생기(120)의 작동을 제어하기 위한 즉, 전력 발생기(120)의 온오프(on/off) 제어를 위한 제어펄스가 생성될 수 있다.For example, referring to FIG. 4, a control pulse for controlling the operation of the power generator 120, that is, for controlling on/off of the power generator 120 may be generated.

즉, 제어펄스는 도 4에 도시된 바와 같이, 온이 되는 구간의 폭이 0.3sec이고, 오프가 되는 구간의 폭이 3sec이고, 전체 펄스의 주기는 3.3sec가 되도록 형성될 수 있다.That is, as shown in FIG. 4, the control pulse may be formed such that the width of the ON section is 0.3 sec, the width of the off section is 3 sec, and the period of the entire pulse is 3.3 sec.

여기서, 온이 되는 구간의 폭은 전력 발생기(120)를 작동(온) 시킨 시점부터, 변위측정센서(130)에 의하여 시험편(S)의 진동이 감지되는 시점까지의 시간으로서, 실험을 통해 산출되는 변위측정센서(130)의 측정시간오차일 수 있다. 그리고, 오프가 되는 구간의 폭은 진동이 가해진 후 열이 발생한 시험편(S)이 미리 설정된 정상 온도까지 식는 시간일 수 있다. 이를 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 피로시험장치(100)는, 도면에는 표시되지 않았으나, 시험편(S)의 온도를 측정하는 온도측정센서를 더 포함할 수 있다.Here, the width of the section to be turned on is the time from the time the power generator 120 is operated (on) to the time when the vibration of the test piece S is detected by the displacement measurement sensor 130, and is calculated through an experiment. This may be a measurement time error of the displacement measurement sensor 130. In addition, the width of the section to be turned off may be a time for the test piece S to cool down to a preset normal temperature after vibration is applied. To this end, the fatigue testing apparatus 100 according to the embodiment of the present invention, although not shown in the drawing, may further include a temperature measuring sensor for measuring the temperature of the test piece (S).

그리고, 제어펄스에는, 전력 발생기(120)가 출력하는 전력의 양을 제어하기 위한 전력 출력 패턴이 포함될 수 있다. 여기서, 전력 출력 패턴은 시험편(S)에 원하는 진동을 가하기 위하여 실험을 통해 산출되는 것이다.In addition, the control pulse may include a power output pattern for controlling an amount of power output from the power generator 120. Here, the power output pattern is calculated through an experiment in order to apply a desired vibration to the test piece (S).

즉, 미리 설정된 실험시간 동안 시험편(S)에 가하고자 하는 피로압력에 상응하는 양의 전력이 진동 발생기(110)에 공급되도록, 도 5에 도시된 바와 같이, 제어펄스의 온 타이밍 마다 전력량을 달리한 전력 출력 패턴이 실험을 통해 형성될 수 있다.That is, as shown in Fig. 5, the amount of power is different for each ON timing of the control pulse so that the amount of power corresponding to the fatigue pressure to be applied to the test piece (S) is supplied to the vibration generator 110 during a preset experimental time. A power output pattern can be formed through experimentation.

이와 같이 생성되는 제어펄스는 사용자 단말(140)에 재료별 시험편의 제어정보로 저장될 수 있다. 그래서, 사용자는 사용자 단말(140)에 저장된 재료별 시험편의 제어정보를 이용하여, 사용자 단말(140)을 통해 전력 발생기(120)를 제어하여 시험편(S)의 피로시험을 수행할 수 있다.The control pulse generated as described above may be stored in the user terminal 140 as control information of a test piece for each material. Thus, the user can perform the fatigue test of the test piece S by controlling the power generator 120 through the user terminal 140 using the control information of the test piece for each material stored in the user terminal 140.

예를 들어, 사용자는 사용자 단말(140)에 저장된 재료별 시험편의 제어정보에서 피로시험 대상이 되는 시험편(S)에 해당하는 제어펄스를 추출하고, 추출된 제어펄스를 전력 발생기(120)로 입력하여 원하는 재료의 시험편(S)의 피로시험을 수행할 수 있다.For example, the user extracts a control pulse corresponding to the test piece (S) subject to the fatigue test from the control information of the test piece for each material stored in the user terminal 140, and inputs the extracted control pulse to the power generator 120 Thus, the fatigue test of the specimen (S) of the desired material can be performed.

상기한 본 발명의 실시예는 예시의 목적을 위해 개시된 것이고, 본 발명에 대한 통상의 지식을 가지는 당업자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경, 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정, 변경 및 부가는 하기의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.The above-described embodiments of the present invention are disclosed for the purpose of illustration, and those skilled in the art who have ordinary knowledge of the present invention will be able to make various modifications, changes, and additions within the spirit and scope of the present invention, and such modifications, changes and additions It should be seen as belonging to the following claims.

100: 피로시험장치
110: 진동 발생기
120: 전력 발생기
130: 변위측정센서
140: 사용자 단말100: fatigue test device
110: vibration generator
120: power generator
130: displacement measurement sensor
140: user terminal

Claims (5)

피로시험장치를 이용하여 수행하는 초고주기 피로 시험 방법에 있어서,
재료별 시험편에 대하여 실험을 통해 상기 피로시험장치의 제어펄스를 생성하는 단계; 및
상기 재료별 시험편의 제어펄스 중 피로시험 대상 시험편의 제어펄스를 이용한 상기 피로시험장치의 제어를 통해 상기 피로시험 대상 시험편의 피로시험을 수행하는 단계를 포함하되,
상기 피로시험장치는,
시험편에 미리 설정된 주파수를 가지는 진동을 인가하는 진동 발생기;
상기 진동 발생기를 구동시키기 위하여 상기 진동 발생기로 전력을 공급하는 전력 발생기;
상기 진동이 인가된 시험편의 길이의 치수 변화를 측정하는 변위측정센서;
상기 진동이 인가된 시험편의 온도를 측정하는 온도측정센서; 및
상기 전력 발생기를 통해 상기 진동 발생기를 제어하여 상기 실험 및 상기 피로시험을 수행하기 위하여, 사용자가 사용하는 사용자 단말을 포함하고,
상기 제어펄스를 생성하는 단계는,
상기 전력 발생기의 온오프(on/off) 제어를 위한 제어펄스를 생성하며,
상기 제어펄스의 온이 되는 구간의 폭은, 상기 전력 발생기를 온 시킨 시점부터, 상기 변위측정센서에 의하여 상기 시험편의 진동이 감지되는 시점까지의 시간으로서, 상기 변위측정센서의 측정시간오차이고,
상기 제어펄스의 오프가 되는 구간의 폭은, 진동이 가해진 후 열이 발생한 시험편이 미리 설정된 정상 온도까지 식는 시간이고,
상기 제어펄스에는, 상기 전력 발생기가 출력하는 전력의 양을 제어하기 위한 전력 출력 패턴이 포함되는 것을 특징으로 하는 초고주기 피로 시험 방법.
In the ultra-high cycle fatigue test method performed using a fatigue test device,
Generating a control pulse of the fatigue testing apparatus through an experiment for each material test piece; And
Comprising the step of performing a fatigue test of the fatigue test target test piece through control of the fatigue testing device using the control pulse of the test piece to be fatigue test among the control pulses of the test piece for each material,
The fatigue test device,
A vibration generator for applying vibration having a preset frequency to the test piece;
A power generator for supplying power to the vibration generator to drive the vibration generator;
A displacement measuring sensor for measuring a change in the length of the test piece to which the vibration is applied;
A temperature measurement sensor that measures the temperature of the test piece to which the vibration is applied; And
In order to control the vibration generator through the power generator to perform the experiment and the fatigue test, comprising a user terminal used by a user,
Generating the control pulse,
Generates a control pulse for on/off control of the power generator,
The width of the section in which the control pulse is turned on is a time from when the power generator is turned on to a time when vibration of the test piece is sensed by the displacement measurement sensor, and is a measurement time error of the displacement measurement sensor,
The width of the section in which the control pulse is turned off is the time for the test piece to cool down to a preset normal temperature after the vibration is applied,
The control pulse, characterized in that the ultra-high cycle fatigue test method comprising a power output pattern for controlling the amount of power output by the power generator.
삭제delete 삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 전력 출력 패턴은, 미리 설정된 실험시간 동안 상기 시험편에 가하고자 하는 피로압력에 상응하는 양의 전력이 상기 진동 발생기에 공급되도록, 상기 제어펄스의 온 타이밍 마다 전력량을 달리하여 생성되는 것을 특징으로 하는 초고주기 피로 시험 방법.


The method of claim 1,
The power output pattern is generated by varying the amount of power at each ON timing of the control pulse so that an amount of power corresponding to the fatigue pressure to be applied to the test piece is supplied to the vibration generator during a preset experiment time. Ultra-high cycle fatigue test method.


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