KR102400933B1 - 수평 배치형 시편의 인장 및 압축 시험 장치와, 인장 및 압축 시험 방법 - Google Patents

수평 배치형 시편의 인장 및 압축 시험 장치와, 인장 및 압축 시험 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 시편의 양단을 파지하여 수평 방향으로 압축력 또는 인장력을 인가함으로써 시편의 압축 시험 또는 인장 시험을 할 수 있는 수평 배치형 시편의 인장 및 압축 시험 장치와, 인장 및 압축 시험 방법에 관한 것으로서, 시편의 일단을 파지하는 제 1 파지부와, 상기 제 1 파지부와 대향되게 형성되어 상기 시편의 타단을 파지하는 제 2 파지부와, 상기 시편에 수평 방향으로 인장력 또는 압축력을 인가하여 상기 시편을 시험할 수 있도록, 상기 제 2 파지부를 상기 제 1 파지부와 가까워지는 방향 또는 멀어지는 방향으로 구동시키는 제 1 구동부와, 상기 제 2 파지부의 일측에 설치되어, 상기 제 2 파지부가 상기 시편에 가하는 인장력 또는 압축력을 측정하는 제 1 하중 센서와, 상기 시편의 압축 시험 시, 상기 시편의 중간 부분에서 발생하는 좌굴(Buckling)을 방지할 수 있도록, 상기 제 1 파지부와 상기 제 2 파지부 사이에 설치되어, 상기 시편의 중간 부분을 수직 방향으로 가압하는 수직 하중부와, 상기 수직 하중부의 일측에 설치되어, 상기 수직 하중부가 상기 시편에 가하는 수직 하중을 측정하는 다축 하중 센서 및 상기 시편의 압축 시험 시, 상기 다축 하중 센서로부터 측정되는 수직 하중값으로 상기 수직 하중부에 의해 상기 시편의 중간 부분에서 발생하는 마찰력을 계산하고, 상기 마찰력을 고려하여 상기 제 1 하중 센서에서 측정되는 측정 결과값을 보정하는 제어부를 포함할 수 있다.

Description

수평 배치형 시편의 인장 및 압축 시험 장치와, 인장 및 압축 시험 방법{Tensile and compression test apparatus for horizontally placed specimens, and tensile and compression test methods}
본 발명은 수평 배치형 시편의 인장 및 압축 시험 장치와, 인장 및 압축 시험 방법에 관한 것으로서, 더 상세하게는 시편의 양단을 파지하여 수평 방향으로 압축력 또는 인장력을 인가함으로써 시편의 압축 시험 또는 인장 시험을 할 수 있는 수평 배치형 시편의 인장 및 압축 시험 장치와, 인장 및 압축 시험 방법에 관한 것이다.
현재 자동차 산업에서는 환경 및 연비 규제와 안전기준이 강화되고 있는 실정이며, 이러한 기준을 만족하기 위해 초고장력강판의 차체 적용률이 꾸준히 증가하고 있는 추세이다. 그러나, 초고장력강판의 경우 강판의 강도가 높아진 대신 연신율 저하로 인해 파단 및 스프링백에 의한 치수 불량 문제가 종래 대비 빈번하게 발생하고 있으며, 이를 해결하기 위해 유한요소법을 이용한 성형해석 기술이 사전 성형성 평가 및 최적 금형설계에 널리 이용되고 있다. 이러한, 스프링백 예측의 정확도 향상을 위해, 소재의 변형경로가 반복적으로 역전되는 경우의 응력-변형률 상태를 파악하기 위한 인장-압축 시험 평가가 필요할 수 있다.
일반적으로, 인장-압축 시험 장치는 시편을 수직 방향으로 배치한 상태로 인장력 또는 압축력을 가하는 구조와 시편을 수평 방향으로 배치한 구조로 분류될 수 있다. 이중, 수직 방향 배치 구조는 압축력에 의해 발생하는 시편의 좌굴을 제어하는데 어려움이 있는 단점이 있으며, 이를 개선하기 위해 수평 방향 배치 구조는, 시편을 수평으로 배치하여, 시편의 좌굴을 제어하기 위한 수직 하중을 인가하는 구조가 사용되고 있다.
그러나, 이러한 종래의 수평 배치형 시편의 인장 및 압축 시험 장치와, 인장 및 압축 시험 방법은, 시편에 가해지는 수직 하중에 의해 발생하는 마찰력이 측정 결과값의 오차를 야기하는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 포함하여 여러 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 시편에 가해지는 수직 하중에 따라 가변적으로 발생하는 마찰력을 고려하여 시편의 측정 결과값을 자동으로 보정할 수 있는 수평 배치형 시편의 인장 및 압축 시험 장치와, 인장 및 압축 시험 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 그러나 이러한 과제는 예시적인 것으로, 이에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 수평 배치형 시편의 인장 및 압축 시험 장치가 제공된다. 상기 수평 배치형 시편의 인장 및 압축 시험 장치는, 시편의 일단을 파지하는 제 1 파지부; 상기 제 1 파지부와 대향되게 형성되어 상기 시편의 타단을 파지하는 제 2 파지부; 상기 시편에 수평 방향으로 인장력 또는 압축력을 인가하여 상기 시편을 시험할 수 있도록, 상기 제 2 파지부를 상기 제 1 파지부와 가까워지는 방향 또는 멀어지는 방향으로 구동시키는 제 1 구동부; 상기 제 2 파지부의 일측에 설치되어, 상기 제 2 파지부가 상기 시편에 가하는 인장력 또는 압축력을 측정하는 제 1 하중 센서; 상기 시편의 압축 시험 시, 상기 시편의 중간 부분에서 발생하는 좌굴(Buckling)을 방지할 수 있도록, 상기 제 1 파지부와 상기 제 2 파지부 사이에 설치되어, 상기 시편의 중간 부분을 수직 방향으로 가압하는 수직 하중부; 상기 수직 하중부의 일측에 설치되어, 상기 수직 하중부가 상기 시편에 가하는 수직 하중을 측정하는 다축 하중 센서; 및 상기 시편의 압축 시험 시, 상기 다축 하중 센서로부터 측정되는 수직 하중값으로 상기 수직 하중부에 의해 상기 시편의 중간 부분에서 발생하는 마찰력을 계산하고, 상기 마찰력을 고려하여 상기 제 1 하중 센서에서 측정되는 측정 결과값을 보정하는 제어부;를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 수직 하중부는, 상기 시편의 중간 부분의 하면을 지지하는 하부 플레이트; 상기 시편을 기준으로 상기 하부 플레이트와 대향되게 형성되어 상기 시편의 중간 부분의 상면을 가압하는 상부 플레이트; 및 상기 상부 플레이트의 상부에 형성되어 상기 상부 플레이트에 가압력을 인가하는 가압부;를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 다축 하중 센서는, 상기 하부 플레이트의 상면에 형성되는 제 1 센서 패드; 및 상기 상부 플레이트의 하면에 형성되는 제 2 센서 패드;를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 제 1 센서 패드 및 상기 제 2 센서 패드는, 상기 시편의 중간 부분에 인가되는 X축 하중, Y축 하중 및 Z축 하중을 측정할 수 있는 3축 하중 센서일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 제어부는, 상기 시편의 압축 시험 시, 상기 제 1 센서 패드에서 측정되는 제 1 수직 하중값 및 상기 제 2 센서 패드에서 측정되는 제 2 수직 하중값을 이용하여 상기 상부 플레이트의 가압에 의해 상기 시편의 중간 부분에서 발생하는 상기 마찰력을 계산하고, 상기 마찰력을 고려하여 상기 제 1 하중 센서에서 측정되는 상기 측정 결과값을 보정할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 시편의 중간 부분의 상기 수평 방향으로 변위 발생 없이 상기 시편에 상기 수평 방향으로 인장력 또는 압축력을 인가하여 상기 시편을 시험할 수 있도록, 상기 제 1 파지부를 상기 제 2 파지부와 가까워지는 방향 또는 멀어지는 방향으로 구동시키는 제 2 구동부; 및 상기 제 1 파지부의 일측에 설치되어, 상기 제 1 파지부가 상기 시편에 가하는 인장력 또는 압축력을 측정하는 제 2 하중 센서;를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 제어부는, 상기 제 1 파지부와 상기 제 2 파지부가 상기 시편의 중간 부분을 기준으로 동시에 동일한 이동 속도 및 이동 거리로 서로 가까워지는 방향 또는 서로 멀어지는 방향으로 이동할 수 있도록, 상기 제 1 구동부 및 상기 제 2 구동부를 제어할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 제어부는, 상기 시편의 인장 시험 또는 압축 시험 시, 상기 제 1 하중 센서 및 상기 제 2 하중 센서에서 측정되는 하중값을 합산하여 상기 측정 결과값을 산출할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 제어부는, 상기 시편의 압축 시험 시, 상기 다축 하중 센서로부터 측정되는 상기 수직 하중값으로 상기 수직 하중부에 의해 상기 시편의 중간 부분에 발생하는 상기 마찰력을 계산하고, 상기 마찰력을 고려하여 상기 제 1 하중 센서 및 상기 제 2 하중 센서에서 측정된 하중값을 합산하여 산출된 상기 측정 결과값을 보정할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 수평 배치형 시편의 인장 및 압축 시험 방법이 제공된다. 상기 수평 배치형 시편의 인장 및 압축 시험 방법은, 수평 방향으로 서로 대향되게 형성되는 제 1 파지부 및 제 2 파지부에 시편의 양단을 파지시키는 시편 준비 단계; 상기 시편에 상기 수평 방향으로 인장력 또는 압축력을 인가하여 상기 시편을 시험할 수 있도록 상기 제 1 파지부 및 상기 제 2 파지부 중 적어도 어느 하나를 상기 수평 방향으로 이동시키는 시편 시험 단계; 및 상기 시편에 인가되는 인장력 또는 압축력을 고려하여 측정 결과값을 산출하는 측정 단계;를 포함하고, 상기 시편의 압축 시험 시, 상기 시편 시험 단계는, 상기 시편의 중간 부분에서 발생하는 좌굴을 방지할 수 있도록, 상기 제 1 파지부와 상기 제 2 파지부 사이에 설치된 수직 하중부에 의해 상기 시편의 중간 부분을 수직 방향으로 가압하는 수직 가압 단계; 및 상기 수직 하중부가 상기 시편에 가하는 수직 하중을 측정하는 수직 하중 측정 단계;를 포함하고, 상기 측정 단계는, 상기 수직 하중 측정 단계에서 측정된 수직 하중값으로 상기 수직 하중부에 의해 상기 시편의 중간 부분에서 발생하는 마찰력을 계산하는 마찰력 계산 단계; 및 상기 마찰력 계산 단계에서 계산된 상기 마찰력을 고려하여 상기 측정 결과값을 보정하는 보정 단계;를 포함할 수 있다.
상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 일 실시예에 따르면, 수평 방향으로 배치된 시편의 시험 시, 시편의 좌굴을 방지할 수 있도록 시편에 가해지는 수직 하중에 따라 가변적으로 발생할 수 있는 마찰력을 고려하여, 시편의 측정 결과값을 자동으로 보정할 수 있다.
이와 같이, 시험 장치에서 시편과 수직 하중부 간에 발생하는 마찰력으로 인해 야기될 수 있는 측정 결과값의 오차를 자동으로 보정하여 실험 결과의 신뢰성을 향상 시킬 수 있는 수평 배치형 시편의 인장 및 압축 시험 장치와, 인장 및 압축 시험 방법을 구현할 수 있다. 물론 이러한 효과에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 수평 배치형 시편의 인장 및 압축 시험 장치를 개략적으로 나타내는 단면도들이다.
도 3 및 도 4는 도 2의 수평 배치형 시편의 인장 및 압축 시험 장치에서 시편에 가해지는 수직 하중에 따라 발생할 수 있는 실험 오차를 나타내는 그래프들이다.
도 5는 도 2의 수평 배치형 시편의 인장 및 압축 시험 장치에서 시편에 가해지는 수직 하중에 따라 발생하는 마찰력을 나타내는 그래프이다.
도 6은 도 5의 마찰력을 고려하여 측정 결과값을 보정한 결과를 나타내는 그래프이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 수평 배치형 시편의 인장 및 압축 시험 장치를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 수평 배치형 시편의 인장 및 압축 시험 방법을 순서대로 나타내는 순서도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 여러 실시예들을 상세히 설명하기로 한다.
본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려 이들 실시예들은 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다. 또한, 도면에서 각 층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장된 것이다.
이하, 본 발명의 실시예들은 본 발명의 이상적인 실시예들을 개략적으로 도시하는 도면들을 참조하여 설명한다. 도면들에 있어서, 예를 들면, 제조 기술 및/또는 공차(tolerance)에 따라, 도시된 형상의 변형들이 예상될 수 있다. 따라서, 본 발명 사상의 실시예는 본 명세서에 도시된 영역의 특정 형상에 제한된 것으로 해석되어서는 아니 되며, 예를 들면 제조상 초래되는 형상의 변화를 포함하여야 한다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 수평 배치형 시편의 인장 및 압축 시험 장치를 개략적으로 나타내는 평면도 및 정면도이고, 도 3 및 도 4는 도 2의 수평 배치형 시편의 인장 및 압축 시험 장치에서 시편에 가해지는 수직 하중에 따라 발생할 수 있는 실험 오차를 나타내는 그래프들이다. 그리고, 도 5는 도 2의 수평 배치형 시편의 인장 및 압축 시험 장치에서 시편에 가해지는 수직 하중에 따라 발생하는 마찰력을 나타내는 그래프이고, 도 6은 도 5의 마찰력을 고려하여 측정 결과값을 보정한 결과를 나타내는 그래프이다.
먼저, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 수평 배치형 시편의 인장 및 압축 시험 장치(100)는, 크게, 제 1 파지부(10)와, 제 2 파지부(20)와, 제 1 구동부(30)와, 제 1 하중 센서(40)와, 수직 하중부(50)와, 다축 하중 센서(60) 및 제어부(미도시)를 포함할 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 제 1 파지부(10)는, 시편(S)의 일단을 파지하고, 제 2 파지부(20)는, 제 1 파지부(10)와 대향되게 형성되어 시편(S)의 타단을 파지할 수 있다.
예컨대, 제 1 파지부(10)는, 시편(S)의 일단의 하면을 지지하는 제 1 하부 블록(11) 및 시편(S)의 일단의 상면을 가압하는 제 1 상부 블록(12)을 포함하고, 제 2 파지부(20)는, 시편(S)의 타단의 하면을 지지하는 제 2 하부 블록(21) 및 시편(S)의 타단의 상면을 가압하는 제 2 상부 블록(22)을 포함하여, 시편(S)의 양단을 파지할 수 있다.
또한, 제 1 구동부(30)는, 시편(S)에 수평 방향으로 인장력 또는 압축력을 인가하여 시편(S)을 시험할 수 있도록, 제 2 파지부(20)를 제 1 파지부(10)와 가까워지는 방향 또는 멀어지는 방향으로 구동시킬 수 있다.
예컨대, 제 1 구동부(30)는, 제 2 파지부(20)를 상기 수평 방향으로 왕복 선형 운동시킬 수 있는, 전기 실린더, 유압 실린더 및 공압 실린더 중 어느 하나 일 수 있다. 그러나, 제 1 구동부(30)는, 반드시 도 2에 국한되지 않고 제 2 파지부(20)를 상기 수평 방향으로 왕복 선형 운동시킬 수 있는 다양한 구동 장치가 적용될 수 있다.
또한, 제 1 하중 센서(40)는, 제 2 파지부(20)의 일측에 설치되어, 제 2 파지부(20)가 시편(S)에 가하는 인장력 또는 압축력을 측정할 수 있다. 예컨대, 제 1 하중 센서(40)는, 시편(S)의 상기 수평 방향으로만 인가되는 인장력 또는 압축력을 측정할 수 있도록, 단축으로 가해지는 하중을 측정할 수 있는 1축 하중 센서일 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 수직 하중부(50)는, 시편(S)의 압축 시험 시, 상기 수평 방향으로 시편(S)에 가해지는 압축력에 의해 시편(S)의 중간 부분에서 발생하는 좌굴(Buckling)을 방지할 수 있도록, 제 1 파지부(10)와 제 2 파지부(20) 사이에 설치되어, 시편(S)의 중간 부분을 수직 방향으로 가압할 수 있다.
더욱 구체적으로, 수직 하중부(50)는, 시편(S)의 중간 부분의 하면을 지지하는 하부 플레이트(51)와, 시편(S)을 기준으로 하부 플레이트(51)와 대향되게 형성되어 시편(S)의 중간 부분의 상면을 가압하는 상부 플레이트(52) 및 상부 플레이트(52)의 상부에 형성되어 상부 플레이트(52)의 상면에 가압력을 인가하는 가압부(53)를 포함할 수 있다.
따라서, 시편(S)의 타단을 파지하는 제 2 파지부(20)가 시편(S)의 일단을 파지하는 제 1 파지부(10)를 향해 전진하여 상기 수평 방향으로 시편(S)에 압축력이 가해지더라도, 수직 하중부(50)가 시편(S)의 중간 부분에 수직 하중을 가함으로써, 상기 수평 방향으로의 압축력에 의해 시편(S)의 중간 부분에 좌굴이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
이때, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 수직 하중부(50)에 의해 시편(S)의 중간 부분에 가해지는 수직 하중에 따라 측정 결과값의 오차가 발생할 수 있다. 이는, 수직 하중부(50)에 의해 시편(S)에 가해지는 수직 하중으로 시편(S)과 수직 하중부(50) 간의 마찰력이 발생하여, 상기 수평 방향으로 인장 또는 압축되려는 시편(S)에 저항이 발생함으로써 제 1 하중 센서(40)로 측정되는 하중값이 실제값 보다 더 크게 측정됨에 원인이 있다. 이러한, 마찰력에 의한 측정 오차는, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 시편(S)에 가해지는 수직 하중이 커질수록 함께 증가하는 것을 알 수 있다.
이에 따라, 본 발명의 일 실시예에 따른 수평 배치형 시편의 인장 및 압축 시험 장치(100)는, 다축 하중 센서(60)가 수직 하중부(50)의 일측에 설치되어, 수직 하중부(50)가 시편(S)에 가하는 수직 하중을 측정하고, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 제어부가 시편(S)의 압축 시험 시, 다축 하중 센서(60)로부터 측정되는 수직 하중값으로 수직 하중부(50)에 의해 시편(S)의 중간 부분에서 발생하는 마찰력을 계산한 후, 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 마찰력을 고려하여 제 1 하중 센서(40)에서 측정되는 상기 측정 결과값을 보정함으로써, 시편(S)에 가해지는 수직 하중으로 인해 발생하는 마찰력으로 발생하는 상기 측정 결과 값의 측정 오차를 자동으로 정확하게 보정할 수 있다.
더욱 구체적으로, 다축 하중 센서(60)는, 수직 하중부(50)의 하부 플레이트(51)의 상면에 형성되는 제 1 센서 패드(61) 및 상부 플레이트(52)의 하면에 형성되는 제 2 센서 패드(62)를 포함할 수 있다. 이러한, 제 1 센서 패드(61) 및 제 2 센서 패드(62)는, 불규칙한 방향으로 일어나는 시편(S)의 좌굴을 막는 수직 하중을 정확하게 측정할 수 있도록, 시편(S)의 중간 부분에 인가되는 X축 하중, Y축 하중 및 Z축 하중을 측정할 수 있는 3축 하중 센서가 적용될 수 있다.
이와 같은, 상기 3축 하중 센서는, X, Y, Z 벡터 형태로 된 다차원 하중의 측정이 요구되는 곳에 사용되는 하중 센서로서, 제 1 센서 패드(61) 및 제 2 센서 패드(62)로 상기 3축 하중 센서가 사용되어, 한 대의 하중 센서로 3축에 걸리는 힘과 토크를 계측할 수 있다. 이에 따라, 시편(S)의 압축 시험 시, 시편(S)의 중간 부분에서 불규칙한 방향으로 일어나는 시편(S)의 좌굴을 막는 수직 하중값을 X축 하중, Y축 하중 및 Z축 하중을 고려하여 정확하게 측정할 수 있다.
따라서, 상기 제어부는, 시편(S)의 압축 시험 시, 제 1 센서 패드(61)에서 측정되는 제 1 수직 하중값 및 제 2 센서 패드(62)에서 측정되는 제 2 수직 하중값을 이용하여 상부 플레이트(52)의 가압에 의해 시편(S)의 중간 부분에서 발생하는 상기 마찰력을 정확하게 계산하고, 상기 마찰력을 고려하여 제 1 하중 센서(40)에서 측정되는 상기 측정 결과값을 정밀하게 보정할 수 있다.
그러므로, 본 발명의 일 실시예에 따른, 수평 배치형 시편의 인장 및 압축 시험 장치(100)는, 수평 방향으로 배치된 시편(S)의 시험 시, 시편(S)의 좌굴을 방지할 수 있도록 시편(S)에 가해지는 수직 하중에 따라 가변적으로 발생할 수 있는 마찰력을 고려하여, 시편(S)의 상기 측정 결과값을 자동으로 보정할 수 있다.
이와 같이, 수평 배치형 시편의 인장 및 압축 시험 장치(100)에서 시편(S)과 수직 하중부(50) 간에 발생하는 마찰력으로 인해 야기될 수 있는 상기 측정 결과값의 오차를 자동으로 보정하여 실험 결과의 신뢰성을 향상 시키는 효과를 가질 수 있다.
또한, 시험하는 시편(S)의 강종에 따라 시편(S)이 좌굴되는 변형경로가 달라져, 좌굴 방지에 필요한 수직 하중이 다를 수 있지만, 다축 하중 센서(60)가 설치된 수직 하중부(50)로 인해 강종에 따라 달라지는 수직 하중을 정확히 측정하고 상기 마찰력을 계산함으로써, 이에 따라 발생할 수 있는 상기 측정 결과값의 측정 오차도 정확하게 보정할 수 있다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 수평 배치형 시편의 인장 및 압축 시험 장치(200)를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 수평 배치형 시편의 인장 및 압축 시험 장치(200)는, 시편(S)의 중간 부분의 상기 수평 방향으로 변위 발생 없이 시편(S)에 상기 수평 방향으로 인장력 또는 압축력을 인가하여 시편(S)을 시험할 수 있도록, 제 1 파지부(10)를 제 2 파지부(20)와 가까워지는 방향 또는 멀어지는 방향으로 구동시키는 제 2 구동부(70) 및 제 1 파지부(10)의 일측에 설치되어, 제 1 파지부(10)가 시편(S)에 가하는 인장력 또는 압축력을 측정하는 제 2 하중 센서(80)를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 제어부는, 제 1 파지부(10)와 제 2 파지부(20)가 시편(S)의 중간 부분을 기준으로 동시에 동일한 이동 속도 및 이동 거리로 서로 가까워지는 방향 또는 서로 멀어지는 방향으로 이동할 수 있도록, 제 1 구동부(30) 및 제 2 구동부(70)를 동일하게 제어할 수 있다.
따라서, 시편(S)의 일단을 파지하는 제 1 파지부(10)와 시편(S)의 타단을 파지하는 제 2 파지부(20)가 동일한 이동 속도 및 이동 거리로 동시에 서로 가까워지는 방향 또는 서로 멀어지는 방향으로 구동함으로써, 시편(S)의 압축 시험 또는 인장 시험 시 시편(S)의 중간 부분에 수평 방향으로 변위가 발생하는 것을 방지할 수 있다.
이와 같이, 수직 하중부(50)에 의해 수직 하중이 인가되는 시편(S)의 중간 부분에 수평 방향으로 변위가 발생하는 것을 방지하여, 수직 하중에 의해 발생하는 시편(S)과 수직 하중부(50) 간의 상기 마찰력을 저감함으로써, 보정이 필요한 상기 측정 결과값의 측정 오차 또한 줄일 수 있다.
이때, 상기 제어부는, 시편(S)의 인장 시험 또는 압축 시험 시, 제 1 하중 센서(40) 및 제 2 하중 센서(80)에서 측정되는 하중값을 합산하여 상기 측정 결과값을 산출할 수 있으며, 또한, 시편(S)의 압축 시험 시, 다축 하중 센서(60)로부터 측정되는 상기 수직 하중값으로 수직 하중부(50)에 의해 시편(S)의 중간 부분에 발생하는 상기 마찰력을 계산하고, 상기 마찰력을 고려하여 제 1 하중 센서(40) 및 제 2 하중 센서(80)에서 측정된 하중값을 합산하여 산출된 상기 측정 결과값을 보정할 수 있다.
따라서, 본 발명의 다른 실시예에 따른, 수평 배치형 시편의 인장 및 압축 시험 장치(200)는, 수평 방향으로 배치된 시편(S)의 시험 시, 시편(S)의 좌굴을 방지할 수 있도록 시편(S)에 가해지는 수직 하중에 따라 가변적으로 발생할 수 있는 마찰력을 고려하여, 시편(S)의 상기 측정 결과값을 자동으로 보정할 수 있다.
그러므로, 수평 배치형 시편의 인장 및 압축 시험 장치(100)에서 시편(S)과 수직 하중부(50) 간에 발생하는 마찰력으로 인해 야기될 수 있는 상기 측정 결과값의 오차를 자동으로 보정하여 실험 결과의 신뢰성을 향상 시키는 효과를 가질 수 있다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 수평 배치형 시편의 인장 및 압축 시험 방법을 순서대로 나타내는 순서도이다.
도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 수평 배치형 시편의 인장 및 압축 시험 방법은, 크게, 시편 준비 단계(S10)와, 시편 시험 단계(S20) 및 측정 단계(S30)를 포함할 수 있다.
더욱 구체적으로, 시편 준비 단계(S10)에서, 수평 방향으로 서로 대향되게 형성되는 제 1 파지부(10) 및 제 2 파지부(20)에 시편(S)의 양단을 파지시킬 수 있다.
이어서, 시편 시험 단계(S20)에서, 시편(S)에 상기 수평 방향으로 인장력 또는 압축력을 인가하여 시편(S)을 시험할 수 있도록 제 1 파지부(10) 및 제 2 파지부(20) 중 적어도 어느 하나를 상기 수평 방향으로 이동시킬 수 있다.
이때, 시편 시험 단계(S20)에서, 시편(S)의 압축 시험 시, 시편(S)의 중간 부분에서 발생하는 좌굴을 방지할 수 있도록, 제 1 파지부(10)와 제 2 파지부(20) 사이에 설치된 수직 하중부(50)에 의해 시편(S)의 중간 부분을 수직 방향으로 가압하는 수직 가압 단계(S21) 및 수직 하중부(50)가 시편(S)에 가하는 수직 하중을 측정하는 수직 하중 측정 단계(S22)를 포함할 수 있다.
이어서, 측정 단계(S30)에서, 시편(S)에 인가되는 인장력 또는 압축력을 고려하여 측정 결과값을 산출할 수 있다.
더욱 구체적으로, 측정 단계(S30)는, 수직 하중 측정 단계(S22)에서 측정된 수직 하중값으로 수직 하중부(50)에 의해 시편(S)의 중간 부분에서 발생하는 마찰력을 계산하는 마찰력 계산 단계(S31) 및 마찰력 계산 단계(S31)에서 계산된 상기 마찰력을 고려하여 상기 측정 결과값을 보정하는 보정 단계(S32)를 포함하여, 시편(S)에 가해지는 수직 하중으로 인해 발생하는 상기 마찰력에 의한 측정 오차를 효과적으로 보정할 수 있다.
따라서, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른, 수평 배치형 시편의 인장 및 압축 시험 방법은, 수평 방향으로 배치된 시편(S)의 시험 시, 시편(S)의 좌굴을 방지할 수 있도록 시편(S)에 가해지는 수직 하중에 따라 가변적으로 발생할 수 있는 마찰력을 고려하여, 시편(S)의 상기 측정 결과값을 자동으로 보정할 수 있다.
그러므로, 수평 배치형 시편의 인장 및 압축 시험 시, 시편(S)과 수직 하중부(50) 간에 발생하는 마찰력으로 인해 야기될 수 있는 상기 측정 결과값의 오차를 자동으로 보정하여 실험 결과의 신뢰성을 향상 시키는 효과를 가질 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
10: 제 1 파지부
20: 제 2 파지부
30: 제 1 구동부
40: 제 1 하중 센서
50: 수직 하중부
51: 하부 플레이트
52: 상부 플레이트
53: 가압부
60: 다축 하중 센서
61: 제 1 센서 패드
62: 제 2 센서 패드
70: 제 2 구동부
80: 제 2 하중 센서
S: 시편
100, 200: 수평 배치형 시편의 인장 및 압축 시험 장치

Claims (10)

  1. 시편의 일단을 파지하는 제 1 파지부;
    상기 제 1 파지부와 대향되게 형성되어 상기 시편의 타단을 파지하는 제 2 파지부;
    상기 시편에 수평 방향으로 인장력 또는 압축력을 인가하여 상기 시편을 시험할 수 있도록, 상기 제 2 파지부를 상기 제 1 파지부와 가까워지는 방향 또는 멀어지는 방향으로 구동시키는 제 1 구동부;
    상기 제 2 파지부의 일측에 설치되어, 상기 제 2 파지부가 상기 시편에 가하는 인장력 또는 압축력을 측정하는 제 1 하중 센서;
    상기 시편의 압축 시험 시, 상기 수평 방향으로 상기 시편에 가해지는 압축력에 의해 상기 시편의 중간 부분에서 발생하는 좌굴(Buckling)을 방지할 수 있도록, 상기 제 1 파지부와 상기 제 2 파지부 사이에 설치되어, 상기 시편의 중간 부분을 수직 방향으로 가압하는 수직 하중부;
    상기 수직 하중부의 일측에 설치되어, 상기 수직 하중부가 상기 시편에 가하는 수직 하중을 측정하는 다축 하중 센서; 및
    상기 시편의 압축 시험 시, 상기 수직 하중부에 의해 상기 시편에 가해지는 수직 하중으로 발생하는 측정 결과값의 측정 오차를 보정할 수 있도록, 상기 다축 하중 센서로부터 측정되는 수직 하중값으로 상기 수직 하중부에 의해 상기 시편의 중간 부분에서 발생하는 마찰력을 계산하고, 상기 마찰력을 고려하여 상기 제 1 하중 센서에서 측정되는 상기 측정 결과값을 보정하는 제어부;
    를 포함하는, 수평 배치형 시편의 인장 및 압축 시험 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 수직 하중부는,
    상기 시편의 중간 부분의 하면을 지지하는 하부 플레이트;
    상기 시편을 기준으로 상기 하부 플레이트와 대향되게 형성되어 상기 시편의 중간 부분의 상면을 가압하는 상부 플레이트; 및
    상기 상부 플레이트의 상부에 형성되어 상기 상부 플레이트에 가압력을 인가하는 가압부;
    를 포함하는, 수평 배치형 시편의 인장 및 압축 시험 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 다축 하중 센서는,
    상기 하부 플레이트의 상면에 형성되는 제 1 센서 패드; 및
    상기 상부 플레이트의 하면에 형성되는 제 2 센서 패드;
    를 포함하는, 수평 배치형 시편의 인장 및 압축 시험 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 1 센서 패드 및 상기 제 2 센서 패드는,
    상기 시편의 중간 부분에 인가되는 X축 하중, Y축 하중 및 Z축 하중을 측정할 수 있는 3축 하중 센서인, 수평 배치형 시편의 인장 및 압축 시험 장치.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 시편의 압축 시험 시, 상기 제 1 센서 패드에서 측정되는 제 1 수직 하중값 및 상기 제 2 센서 패드에서 측정되는 제 2 수직 하중값을 이용하여 상기 상부 플레이트의 가압에 의해 상기 시편의 중간 부분에서 발생하는 상기 마찰력을 계산하고, 상기 마찰력을 고려하여 상기 제 1 하중 센서에서 측정되는 상기 측정 결과값을 보정하는, 수평 배치형 시편의 인장 및 압축 시험 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 시편의 중간 부분의 상기 수평 방향으로 변위 발생 없이 상기 시편에 상기 수평 방향으로 인장력 또는 압축력을 인가하여 상기 시편을 시험할 수 있도록, 상기 제 1 파지부를 상기 제 2 파지부와 가까워지는 방향 또는 멀어지는 방향으로 구동시키는 제 2 구동부; 및
    상기 제 1 파지부의 일측에 설치되어, 상기 제 1 파지부가 상기 시편에 가하는 인장력 또는 압축력을 측정하는 제 2 하중 센서;
    를 더 포함하는, 수평 배치형 시편의 인장 및 압축 시험 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 제 1 파지부와 상기 제 2 파지부가 상기 시편의 중간 부분을 기준으로 동시에 동일한 이동 속도 및 이동 거리로 서로 가까워지는 방향 또는 서로 멀어지는 방향으로 이동할 수 있도록, 상기 제 1 구동부 및 상기 제 2 구동부를 제어하는, 수평 배치형 시편의 인장 및 압축 시험 장치.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 시편의 인장 시험 또는 압축 시험 시, 상기 제 1 하중 센서 및 상기 제 2 하중 센서에서 측정되는 하중값을 합산하여 상기 측정 결과값을 산출하는, 수평 배치형 시편의 인장 및 압축 시험 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 시편의 압축 시험 시, 상기 다축 하중 센서로부터 측정되는 상기 수직 하중값으로 상기 수직 하중부에 의해 상기 시편의 중간 부분에 발생하는 상기 마찰력을 계산하고, 상기 마찰력을 고려하여 상기 제 1 하중 센서 및 상기 제 2 하중 센서에서 측정된 하중값을 합산하여 산출된 상기 측정 결과값을 보정하는, 수평 배치형 시편의 인장 및 압축 시험 장치.
  10. 수평 방향으로 서로 대향되게 형성되는 제 1 파지부 및 제 2 파지부에 시편의 양단을 파지시키는 시편 준비 단계;
    상기 시편에 상기 수평 방향으로 인장력 또는 압축력을 인가하여 상기 시편을 시험할 수 있도록 상기 제 1 파지부 및 상기 제 2 파지부 중 적어도 어느 하나를 상기 수평 방향으로 이동시키는 시편 시험 단계; 및
    상기 시편에 인가되는 인장력 또는 압축력을 고려하여 측정 결과값을 산출하는 측정 단계;
    를 포함하고,
    상기 시편의 압축 시험 시, 상기 시편 시험 단계는,
    상기 수평 방향으로 상기 시편에 가해지는 압축력에 의해 상기 시편의 중간 부분에서 발생하는 좌굴을 방지할 수 있도록, 상기 제 1 파지부와 상기 제 2 파지부 사이에 설치된 수직 하중부에 의해 상기 시편의 중간 부분을 수직 방향으로 가압하는 수직 가압 단계; 및
    상기 수직 하중부가 상기 시편에 가하는 수직 하중을 측정하는 수직 하중 측정 단계;를 포함하고,
    상기 측정 단계는,
    상기 수직 하중부에 의해 상기 시편에 가해지는 수직 하중으로 발생하는 상기 측정 결과값의 측정 오차를 보정할 수 있도록,
    상기 수직 하중 측정 단계에서 측정된 수직 하중값으로 상기 수직 하중부에 의해 상기 시편의 중간 부분에서 발생하는 마찰력을 계산하는 마찰력 계산 단계; 및
    상기 마찰력 계산 단계에서 계산된 상기 마찰력을 고려하여 상기 측정 결과값을 보정하는 보정 단계;
    를 포함하는, 수평 배치형 시편의 인장 및 압축 시험 방법.
KR1020200158848A 2020-11-24 2020-11-24 수평 배치형 시편의 인장 및 압축 시험 장치와, 인장 및 압축 시험 방법 KR102400933B1 (ko)

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