KR102520649B1 - 압축시험용 지그 장치 - Google Patents

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목포대학교산학협력단
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Abstract

본 발명은 압축시험용 지그 장치에 관한 것으로, 가압부; 상기 가압부의 일단에 결합되는 제1플레이트; 상기 제1플레이트와 일정 간격 이격배치되어, 상기 제1플레이트와의 사이에시험편의 압축공간을 형성하는 제2플레이트; 상기 제1플레이트 및 제2플레이트의 양측단을 지지하는 측면지지부; 및 상기 제1플레이트 및 상기 제2플레이트에 구비되어, 안착된 시험편을 고정하는 한 쌍의 시험편고정부;를 포함하고, 상기 제1플레이트는, 상기 가압부의 압축 또는 인장에 의해 상기 압축공간을 승·하강하는 것을 특징으로 한다.

Description

압축시험용 지그 장치 {JIG DEVICE FOR COMPRESSION TEST}
본 발명은 압축시험용 지그 장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 고속압축시험 시 시험편의 불균형한 변형을 방지하도록 구성된 압축시험용 지그 장치에 관한 것이다.
천연가스에 대한 수요는 에너지 자원의 다양화와 청정하고 무공해 에너지의 장점으로 인해 소비와 관심이 지속적으로 증가하고 있다.
일반적으로, 액화천연가스(LNG)는 -163℃의 극저온에서 저장되기 때문에 LNG탱크 구조는 극저온, 고압 등의 극한 조건에서도 충분한 안정성을 확보해야 한다.
최근 수요가 증가하고 있는 Mark-Ⅲ의 경우, R-PUF(Reinforced Polyurethane Foam)를 SUS 304L로 제작된 1차 방열벽 아래에 열차단을 목적으로 2층으로 제작한다.
LNG 탱커 구조의 안전한 설계를 위해서는 단열 시스템에 사용되는 재료의 기계적 성능을 평가해야 한다.
현재까지의 연구는 주로 1차 방벽인 Steel과 단열재와 완충재 역할을 하는 R-PUF에 대한 연구가 많이 이루어지지 않고 있다.
R-PUF의 경우, 구조적 변형을 방지하고 LNG 탱커 내부에서 발생하는 슬로싱으로 인한 하중에 대한 에너지를 흡수하는 중요한 역할을 한다.
따라서, R-PUF의 기계적 성능을 평가할 필요가 있다.
고속압축시험은 일정 목표 속도를 이용하여 시험편에 압축을 가하여 발생하는 변형, 압축강도 등을 확인하는 시험이다.
고속압축시험을 수행하는 종래의 시험지그는 단순히 상단 및 하단 플레이트에 장비를 연결하기 위한 로드바 형태로 제작되어 시험편을 양 플레이트에 넣고 압축을 가하게 된다.
이 경우, 고변형 보정 및 시험 중 시험편의 한쪽면이 먼저 닿으면 지그가 한쪽으로 기울어져 시험편 전면에 압축하중이 가해지지 않게 되며, 이 경우, 지그가 한 쪽으로 기울어지는 문제가 발생한다.
따라서, 고속압축시험에서 R-PUF의 전체 단면에 가해지는 하중이 균일하지 않게 되면 하중이 R-PUF의 한 부분에 집중되어 지그 손상 및 정확한 압축 데이터를 얻기 어렵다.
또한, 시험시 시험편 일측에 변형이 생기더라도 속도가 낮을 경우에는 정상적으로 시험이 진행되기는 하나, 고하중 또는 고속시험의 경우에는 시험편의 일측면에 심한 변형이 발생하게 되면 지그도 같이 변형이 발생하여 지그 파손 또는 지그의 정도 문제가 발생하게 된다.
따라서, 고속압축시험에서 R-PUF의 전체 단면에 하중이 균일하게 가해질 수 있도록 구성되어 지그 손상을 방지할 뿐 아니라 정확한 압축 데이터를 얻을 수 있도록 구성된 압축시험용 지그 장치의 개발이 요구되고 있다.
[특허문헌] KR 10-2011-0104162호 (공개일자 2011.09.22)
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은, 가압부, 상기 가압부의 일단에 결합되는 제1플레이트, 상기 제1플레이트와 일정 간격 이격배치되는 제2플레이트, 상기 제1플레이트 및 제2플레이트의 양측단을 지지하는 측면지지부 및 상기 제1플레이트 저면 및 상기 제2플레이트의 상면에 구비되어, 안착된 시험편을 고정하는 한 쌍의 시험편고정부를 포함하여 구성됨으로써, 고속압축시험에서 시험편의 전체 단면에 가해지는 하중이 한 부분에 집중되거나 불균일하게 작용하지 않고 시험편의 전면에 균일하게 가해지도록 구성되어 지그 손상을 방지할 뿐 아니라 정확한 압축 데이터를 얻을 수 있도록 구성된 압축시험용 지그 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 가압부; 상기 가압부의 일단에 결합되는 제1플레이트; 상기 제1플레이트와 일정 간격 이격배치되어, 상기 제1플레이트와의 사이에시험편의 압축공간을 형성하는 제2플레이트; 상기 제1플레이트 및 제2플레이트의 양측단을 지지하는 측면지지부; 및 상기 제1플레이트 및 상기 제2플레이트에 구비되어, 안착된 시험편을 고정하는 한 쌍의 시험편고정부;를 포함하고, 상기 제1플레이트는, 상기 가압부의 압축 또는 인장에 의해 상기 압축공간을 승·하강하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 상기 측면지지부는, 상기 제1플레이트 일단 및 상기 제2플레이트 일단과 결합하는 제1지지대; 및 상기 제1플레이트 타단 및 상기 제2플레이트 타단과 결합하는 제2지지대;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 상기 측면지지부는, 상기 제1플레이트와 접촉하는 상기 제1지지대 및 제2지지대 일면에 구비되어, 승하강하는 제1플레이트의 양단을 가이드하는 가이드레일;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 상기 시험편고정부는, 상기 제1플레이트 저면에 부착되어, 시험편의 일단측을 고정하는 제1고정판;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 상기 제1고정판은, 오목하게 함몰되어, 시험편의 일단이 안착되는 제1안착홈; 및 일단이 상기 제1안착홈으로 돌출 배치되어, 조임작동에 의해 시험편의 일단측을 고정하는 다수개의 제1고정볼트;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 상기 시험편고정부는, 상기 제2플레이트 상면에 부착되어, 시험편의 타단측을 고정하는 제2고정판;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 상기 제2고정판은, 오목하게 함몰되어, 시험편의 타단이 안착되는 제2안착홈; 및 일단이 상기 제2안착홈으로 돌출 배치되어, 조임 작동에 의해 시험편의 타단측을 고정하는 다수개의 제2고정볼트;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 상기 가이드레일은, 상기 압축공간을 향하는 상기 제1지지대 일면에 구비되어, 상기 제1플레이트의 일단과 슬라이드 결합되는 제1가이드레일; 및 상기 압축공간을 향하는 상기 제2지지대 일면에 구비되어, 상기 제1플레이트의 타단과 슬라이드 결합되는 제2가이드레일;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
아울러, 본 발명에 따른 상기 제1플레이트, 제2플레이트, 측면지지부 및 시험편고정부는, SUS(Stain-Less) 재질로 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 본 발명에 따른 압축시험용 지그 장치에 의하면, 제1플레이트 및 제2플레이트의 양측단을 지지하는 측면지지부 및 상기 제1플레이트 저면 및 상기 제2플레이트의 상면에 구비되어, 안착된 시험편을 고정하는 한 쌍의 시험편고정부를 포함함으로써, 고속압축시험에서 시험편의 전체 단면에 가해지는 하중이 한 부분에 집중되거나 불균일하게 작용하지 않고 시험편의 전면에 균일하게 가해지도록 구성되어 고속 압축 시험에서 지그의 손상을 방지할 뿐 아니라 정확한 압축 데이터를 얻는 효과가 있다.
또한, 고속 압축 시험의 정확한 데이터 값 확보에 따른 실험의 신뢰성을 향상시키고, 이에 따라 유효한 데이터를 얻기 위한 테이스 수를 줄일 수 있는 효과가 있다.
아울러, 시험편의 변형에 따른 지그 손상 및 정도 문제 발생을 감소시키는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 압축시험용 지그 장치의 전반적인 구성 및 사용상태를 나타낸 구성도이다.
도 2는 본 발명에 따른 시험편고정부의 세부적인 구성을 나타낸 분해 사시도이다.
도 3은 본 발명에 따른 측면지지부의 구성을 나타낸 구성도이다.
도 4는 본 발명에 따른 압축시험용 지그 장치를 촬영한 사진이다.
도 5는 시험편의 밀도 130kg/㎥, 210kg/㎥ 시험편의 강제대류해석을 나타낸 도이다.
도 6은 FEM에 의해 계획된 온도 결과를 나타낸 그래프이다.
도 7은 시험편의 온도 모니터링 결과를 도시한 그래프이다.
도 8은 고속압축시험결과를 정리한 표이다.
도 9는 고속압축시험 결과를 도시한 그래프이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 설명한다. 우선, 도면들 중 동일한 구성요소 또는 부품들은 가능한 한 동일한 참조부호를 나타내고 있음에 유의해야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 모호하게 하지 않기 위해 생략한다.
도 1은 본 발명에 따른 압축시험용 지그 장치의 전반적인 구성 및 사용상태를 나타낸 구성도이고, 도 4는 본 발명에 따른 압축시험용 지그 장치를 촬영한 사진이다.
본 발명에 따른 압축시험용 지그 장치(1)는 도 1 및 도 4에 도시된 바와 같이 가압부(100), 제1플레이트(200), 제2플레이트(300), 측면지지부(400), 시험편고정부(500) 및 상측지지부(600)를 포함할 수 있다.
상기 가압부(100)는 일단이 상기 제1플레이트(200)와 연결되어, 압축 또는 인장에 의해 상기 제1플레이트(200)에 압력을 가하도록 구성된다.
따라서, 상기 가압부(100)는 상기 제1플레이트(200)가 상기 압축공간을 승하강할 수 있도록 인장 및 압축 하중을 부여하기 위한 액츄에이터로 구성된 것으로, 랙-피니언 기어 및 서보모터 방식, 유압서보 방식, 공압서보 방식 등이 적용될 수 있으며, 이들 액츄에이터에 의해 상기 제1플레이트(200)가 상하로 이동할 수 있다.
상기 제1플레이트(200)는 상기 가압부(100)의 일단에 결합되도록 구성된다.
또한, 상기 제1플레이트(200)는 상기 가압부(100)의 압축 또는 인장에 의해 상기 압축공간을 승·하강하도록 구성된다.
구체적으로, 상기 제1플레이트(200)는 상기 가압부(100)에 연결되어 압축공간을 승하강하도록 구성된 것으로, 제2플레이트(300)와의 사이에 압축공간을 형성하고, 상기 압축공간에 배치되는 시험편(10)의 일면을 가압하게 된다.
또한, 상기 제1플레이트(200)는 양측면이 상기 측면지지부(400)와 연결되고, 저면에 상기 시험편고정부(500)의 후술할 제1고정판(510)이 설치될 수 있다.
상기 제2플레이트(300)는 상기 제1플레이트(200)와 일정 간격 이격배치되어, 상기 제1플레이트와의 사이에 시험편(10)의 압축공간을 형성하도록 구성된다.
구체적으로, 상기 제2플레이트(300)는 상기 제1플레이트(200)와 대향 배치되어 시험편(10)을 배치시켜 고속압축시험이 수행되는 압축공간을 형성하는 것으로, 상면에 시험편(10)을 고정하는 시험편고정부(500)의 제2고정판(520)이 배치될 수 있다.
또한, 상기 제1플레이트(200) 및 제2플레이트(300)에 의해 형성되는 압축공간은 시험편(10) 크기에 따라 지그의 공간 확보가 가능하도록 구성되어, 고속시험시 목표 속도에 도달할 수 있도록 가속도 구간 형성을 가능하게 한다.
도 3은 본 발명에 따른 측면지지부의 구성을 나타낸 구성도이다.
본 발명에 따른 상기 측면지지부(400)는 도 3에 도시된 바와 같이 상기 제1플레이트(200) 및 제2플레이트(300)의 양측단을 지지하도록 구비된다.
구체적으로, 상기 측면지지부(400)는 상기 제2플레이트(300) 양측단에 연직방향으로 연결되어 슬라이드 이동하는 상기 제1플레이트(200)를 지지하도록 구성된 한 쌍의 지지판으로, 제1플레이트(200) 및 제2플레이트(300)의 양측단에 한 쌍으로 구성될 수 있다.
따라서, 상기 측면지지부(400)는 압축공간을 승하강하는 제1플레이트(200)가 승하강시 위치변위가 나타나지 않도록 구성된 것으로, 시험편(10) 상단 전체 면적을 균일하게 가압하여 시험편(10)의 전체 단면에 가해지는 하중이 한 부분에 집중되거나 불균일하게 작용하지 않고 시험편(10)의 전면에 균일하게 가해질 수 있도록 구성된다.
이에, 상기 측면지지부(400)는 고속 압축 시험에서 지그의 손상을 방지할 뿐 아니라 정확한 압축 데이터를 얻을 수 있도록 한다.
또한, 상기 측면지지부(400)는 제1지지대(410), 제2지지대(420) 및 가이드레일(430)을 포함할 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 측면지지부(400)는 상기 제1플레이트(200) 일단 및 상기 제2플레이트(300) 일단과 결합하는 제1지지대(410) 및 상기 제1플레이트(200) 타단 및 상기 제2플레이트(300) 타단과 결합되는 제2지지대(420)를 포함할 수 있다.
또한, 상기 측면지지부(400)는 상기 제1플레이트(200)와 접촉하는 상기 제1지지대(410) 및 제2지지대(420) 일면에 구비되어, 승하강하는 제1플레이트(200)의 양단을 가이드하는 가이드레일(430)을 포함할 수 있다.
상기 가이드레일(430)은 상기 제1플레이트(200)가 슬라이드 이동하는 상기 제1지지대(410) 및 상기 제2지지대(420)의 일면에 구비되는 것으로, 승하강하는 제1플레이트(200)를 지지하여 승하강시 상기 제1플레이트(200)의 변위 발생을 방지하도록 구비된다.
또한, 상기 가이드레일(430)은 압축공간을 향하는 상기 제1지지대(410) 일면에 구비되어, 상기 제1플레이트(200)의 일단과 슬라이드 결합되는 제1가이드레일 (431)및 상기 압축공간을 향하는 상기 제2지지대(420) 일면에 구비되어, 상기 제1플레이트(200)의 타단과 슬라이드 결합되는 제2가이드레일(432)을 포함할 수 있다.
도 2는 본 발명에 따른 시험편고정부의 세부적인 구성을 나타낸 분해 사시도이다.
본 발명에 따른 상기 시험편고정부(500)는 도 2에 도시된 바와 같이 상기 제1플레이트(200) 저면 및 상기 제2플레이트(300)의 상면에 구비되어, 안착된 시험편(10)을 고정하는 한 쌍으로 구성된다.
구체적으로, 상기 시험편고정부(500)는 제1플레이트(200)와 제2플레이트(300) 사이에 배치된 시험편(10)의 상단 및 하단을 지지하는 고정 볼트 장치로써, 제1플레이트(200)의 양측면을 지지하는 측면지지부(400)와 함께 오차 없는 고속압축시험이 구현될 수 있도록 한다.
따라서, 상기 시험편고정부(500)는 상기 제1플레이트(200) 저면에 구비되어, 시험편(10)의 상단측을 고정하는 제1고정판(510) 및 상기 제2플레이트(300) 상면에 구비되어, 시험편(10)의 하단측을 고정하는 제2고정판(520)을 포함할 수 있다.
상기 제1고정판(510)은 상기 제1플레이트(200) 저면에 부착되어, 시험편(10)의 일단측을 고정하는 것으로, 오목하게 함몰되어 시험편의 일단이 안착되는 제1안착홈(511) 및 일단이 상기 제1안착홈(511)으로 돌출 배치되어 조임작동에 의해 시험편의 일단측을 고정하는 다수개의 제1고정볼트(512)를 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 제1고정판(510)은 제1플레이트(200) 저면에 부착되어 제2플레이트(300)에 안착된 시험편(10)의 상부 측면을 고정하기 위한 것으로, 시험편(10)과 접촉하는 제1고정판(510)의 저면에 시험편을 수용하도록 일정 면적으로 오목하게 함몰된 제1안착홈(511)을 포함하고, 상기 제1안착홈의 공간부로 돌출되어 시험편을 조일 수 있도록 구성된 제1고정볼트(512)가 다수개 구비될 수 있다.
따라서, 고속압축 시험을 수행하는 시험편은 상단이 제1안착홈(511)에 삽입되고, 삽입된 상태로 제1고정볼트(512)의 조임에 의해 제1플레이트(200)에 위치 가변없이 안전하게 고정될 수 있다.
또한, 상기 제1고정볼트(512)는 상기 제1고정판(510) 둘레로 다수개 배치되어, 안착된 시험편을 다각도로 고정시킬 수 있도록 한다.
또한, 상기 제1고정볼트(512)는 상기한 기능을 수행할 수 있다면 공지의 장치를 제한없이 적용실시할 수 있다.
상기 제2고정판(520)은 상기 제2플레이트(300) 상면에 부착되어, 시험편(10)의 타단측을 고정하는 것으로, 오목하게 함몰되어 시험편의 타단이 안착되는 제2안착홈(521) 및 일단이 상기 제2안착홈(512)으로 돌출 배치되어, 조임 작동에 의해 시험편의 타단측을 고정하는 다수개의 제2고정볼트(522)를 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 제2고정판(520)은 제2플레이트(300) 상면에 부착되어 제2플레이트(300)에 안착된 시험편의 하단측을 고정하기 위한 것으로, 시험편과 접촉하는 제2고정판(520)의 상면에 시험편을 수용하도록 일정 면적으로 오목하게 함몰된 제2안착홈(521)을 포함하고, 상기 제2안착홈(521)의 공간부로 돌출되어 시험편을 조일 수 있도록 구성된 제2고정볼트(522)가 다수개 구비될 수 있다.
따라서, 고속압축 시험을 수행하는 시험편은 하단이 제2안착홈(521)에 삽입되고, 삽입된 상태로 제2고정볼트(522)의 조임에 의해 제2플레이트(300)에 위치 가변없이 안전하게 고정될 수 있게 된다.
또한, 상기 제2고정볼트(522)는 상기 제2고정판(520) 둘레로 다수개 배치되어, 안착된 시험편(10)을 다각도로 고정시킬 수 있도록 한다.
또한, 상기 제2고정볼트(522)는 상기한 기능을 수행할 수 있다면 공지의 장치를 제한없이 적용실시할 수 있다.
따라서, 상기 시험편고정부(500)는 안착된 시험편의 상단 및 하단을 고정할 수 있도록 구성되어, 고속압축시험에서 시험편의 전체 단면에 가해지는 하중이 한 부분에 집중되거나 불균일하게 작용하지 않고 시험편의 전면에 균일하게 가해질 수 있도록 구성되어 고속 압축 시험에서 지그의 손상을 방지할 뿐 아니라 정확한 압축 데이터를 얻을 수 있도록 한다.
상기 상측지지부(600)는 상기 제1지지대(410) 및 상기 제2지지대(420)의 상단을 연결하여 측면지지부(400)가 안정적인 작용을 수행할 수 있도록 한다.
또한, 본 발명에 따른 상기 제1플레이트, 제2플레이트, 측면지지부 및 시험편고정부는, SUS(Stain-Less) 재질로 구성됨이 바람직할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 상기 제1플레이트, 제2플레이트, 측면지지부 및 시험편고정부는 SUS(Stain-Less) 재질과 동일한 기능을 수행할 수 있는 공지의 재질을 제한없이 적용실시할 수 있다.
이하, 고속 압축 시험의 시험 및 평가에 대해 설명하도록 한다.
고속압축시험에서 시험편은 두께가 50±1 mm 이어야 한다. 단, 스킨이 형성된 제품은 사용 중인 제품과 일체로 유지되어야 한다. 이러한 제품의 경우 시험편은 최소 두께가 10mm 이상이고 최대 두께가 시편의 너비 또는 직경보다 크지 않아야 한다.
또한, 시험편의 베이스는 정사각형 또는 원형으로 최소 면적 25㎠, 최대 230㎠로 한다. 또한, 최적화된 형상 및 치수는 밑면이 100±1 mm × 100±1 mm인 프리즘일 수 있다.
또한, 두꺼운 시험편을 사용하고자 하더라도 다수개의 시험편을 쌓아서 사용할 수는 없다.
또한, 두께가 다른 시험편으로 얻은 결과는 비교하지 않는다.
표본 준비 중 시험편은 시험편 베이스가 의도된 용도에서 압축방향에서 수직이 되도록 절단해야 한다. 보다 완전한 특성화가 필요한 이방성 재료의 경우 또는 등방성의 주요 방향을 알 수 없는 경우에는 추가 시험편세트를 준비하게 된다.
또한, 시험편의 절단은 세포 재료의 구조를 변경하지 않는 방법으로 수행함이 바람직할 수 있다.
또한, 사용중인 제품에 남아 있지 않은 몰딩스킨은 제거하게 된다. 일반적으로 모든 이방성의 평면과 해당 평면에 수직인 방향으로 특정된다.
시험편의 치수 측정은 샘플의 치수가 ±1%의 정확도로 측정되어야 한다.
또한, 버니어 캘리퍼스를 사용하는 경우에는 시험편 손상을 주의 깊게 측정할 필요가 있으며, 각 치수를 3회 측정의 평균으로 기록하게 된다.
시험 속도 계산은 장비의 최대 속도 3000mm/sec, 시편의 높이 50mm 및 가능한 최대 변형률은 60(1/초)로 설정되며, 관련 식은 다음과 같다.
Figure 112021152789919-pat00001
압축시험기는 ±5% 또는 ±0.1mm의 정확도로 가동판의 변위를 연속적으로 측정할 수 있는 시스템을 갖추어야 한다.
또한, 힘센서는 시험 중 플레이트에 대한 시험편의 반응에 의해 생성된 힘 F를 측정하기 위해 기계 플레이트 중 하나에 고정되어야 한다. 또한, 상기 힘센서는 측정 작업 중 자체 변형이 측정되는 것과 비교하여 무시할 수 있어야 하며, ±1%의 정확도로 임의의 시점에서 힘의 연속 측정이 가능해야 한다.
냉각 방법을 살펴보면, 극저온 시험용 극저온 챔버를 사용하여 극저온 상태를 유지하기 위해 액체질소(LN2)를 챔버에 주입한다. 상기 챔버의 상/하/시료에 온도센서를 부착하여 실시간으로 온도를 확인한다. 또한, 시험편의 균일한 온도 분포를 위하여 시험편에 부착된 온도센서가 목표온도에 도달한 후 약 3시간동안 유지한 후 실험을 진행한다.
도 5는 시험편의 밀도 130kg/㎥, 210kg/㎥ 시험편의 강제대류해석을 나타낸 도이고, 도 6은 FEM에 의해 계획된 온도 결과를 나타낸 그래프이다.
저온유지시간은 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이 130kg/㎥, 210kg/㎥의 밀도와 110×110×110(mm)의 시험편 크기를 기준으로 강제 대류해석을 통해 얻은 데이터를 바탕으로 결정한다. 또한, 냉각 유지 시간은 밀도 및 시험편 크기에 따라 달라진다.
도 7은 시험편의 온도 모니터링 결과를 도시한 그래프이다.
온도 모니터링은 도 7에 도시된 바와 같이 시험편의 동적 응답에 영향을 미치지 않는 방식으로 온도 기록 장치를 부착한다. 또한, 시험편의 온도는 모니터링되어야 하며, 주파수는 시험에서 연구해야 하는 요소가 아닌 한 급격한 온도 변화를 피하기 위해 충분히 낮게 유지됨이 바람직할 수 있다. 또한, 높은 주기율은 시험편 온도와 매트릭스 재료의 특성에 변화를 일으킬 수 있다.
테스트는 시험편 장착 및 Strain rate, Sample rate, High strain 압축시험 등 시험 수행을 위한 정보를 입력한 후 시험장비는 다음과 같은 성능을 포함해야 한다.
시험 중 시험편이 플레이트에 반응하여 발생하는 힘을 측정하기 위해 힘 센서가 기계 플레이트 중 하나에 고정된다. 이 센서는 측정 작업 중 자체 변형이 측정되는 것과 비교하여 무시할 수 있어야 하며, 또한 ±1%의 정확도로 임의의 시점에서 힘의 연속 측정이 가능해야 한다.
또한, 측정 장치 및 시험 기계에서 발생하는 힘의 변위를 그래픽으로 기록하는 장치를 주기적으로 점검해야 한다. 장치는 ±1%이상의 정확도로 알려진 일련의표준 분동을 사용하여 검사해야 하며 시험 중에 가해지는 힘에 해당한다.
장치를 확인하기 위해 ±0.5% 또는 ±0.1mm 중 더 정확도가 높은 두께를 가진 스페이서를 사용함이 바람직할 수 있다.
측정 결과 Strain rate의 평균값은 1%(0.01)~10%(0.1)의 Strain을 평균한 값으로 나타난다.
이 때, 평균 변형률의 수식은 아래와 같다.
Figure 112021152789919-pat00002
(t₁= 1%의 변형률에서의 시간,
Figure 112021152789919-pat00003
= 10% 변형률에서의 시간)
이 때, 파단 변형률이 10% 미만인 경우, 1% 변형률과 측정된 파단 변형률 사이의 평균 변형률을 계산한다.
또한, 변형 범위의 상한선은 10%에서 최대 힘에서의 변형과 같은 다른 지정된 값으로 변경할 수 있다.
도 8은 고속압축시험결과를 정리한 표이고, 도 9는 고속압축시험 결과를 도시한 그래프이다.
테이트 결과를 정리한 표과 그래프는 도 8 및 도 9에 도시되어 있다.
상기와 같은 본 발명에 따른 압축시험용 지그 장치에 의하면, 제1플레이트 및 제2플레이트의 양측단을 지지하는 측면지지부 및 상기 제1플레이트 저면 및 상기 제2플레이트의 상면에 구비되어, 안착된 시험편을 고정하는 한 쌍의 시험편고정부를 포함함으로써, 고속압축시험에서 시험편의 전체 단면에 가해지는 하중이 한 부분에 집중되거나 불균일하게 작용하지 않고 시험편의 전면에 균일하게 가해지도록 구성되어 고속 압축 시험에서 지그의 손상을 방지할 뿐 아니라 정확한 압축 데이터를 얻는 효과가 있다.
또한, 고속 압축 시험의 정확한 데이터 값 확보에 따른 실험의 신뢰성을 향상시키고, 이에 따라 유효한 데이터를 얻기 위한 테이스 수를 줄일 수 있는 효과가 있다.
아울러, 시험편의 변형에 따른 지그 손상 및 정도 문제 발생을 감소시키는 효과가 있다.
이상에 설명한 본 명세서 및 청구범위에 사용되는 용어 및 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 본 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 도면 및 실시 예에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 하나의 실시 예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것이 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
1 : 압축시험용 지그 장치
10 : 시험편 100 : 가압부
200 : 제1플레이트 300 : 제2플레이트
400 : 측면지지부 410 : 제1지지대
420 : 제2지지대 430 : 가이드레일
431 : 제1가이드레일 432 : 제2가이드레일
500 : 시험편고정부 510 : 제1고정판
511 : 제1안착홈 512 : 제1고정볼트
520 : 제2고정판 521 : 제2안착홈
522 : 제2고정볼트 600 : 상부지지부

Claims (9)

  1. 극저온 챔버 내에 위치하여 고속압축시험시 시험편에 가해지는 하중이 불균일하게 작용하지 않고 시험편의 전면에 균일하게 가해지도록 하는 압축시험용 지그 장치로서,
    가압부;
    상기 가압부의 일단에 결합되는 제1플레이트;
    상기 제1플레이트와 일정 간격 이격배치되어, 상기 제1플레이트와의 사이에 시험편의 압축공간을 형성하는 제2플레이트;
    상기 제1플레이트 및 제2플레이트의 양측단을 지지하는 측면지지부; 및
    상기 제1플레이트 및 상기 제2플레이트에 구비되어, 안착된 시험편을 고정하는 한 쌍의 시험편고정부;를 포함하고,
    상기 제1플레이트는,
    상기 가압부의 압축 또는 인장에 의해 상기 압축공간을 승·하강하며,
    상기 시험편의 평균 변형률(
    Figure 112023020776348-pat00016
    )은 다음 수학식에 의해 결정되며,
    Figure 112023020776348-pat00017

    (t₁= 1%의 변형률에서의 시간,
    Figure 112023020776348-pat00018
    = 10% 변형률에서의 시간)

    상기 시험편고정부는,
    상기 제1플레이트 저면에 부착되어 시험편의 일단측을 고정하는 제1고정판; 및 상기 제2플레이트 상면에 부착되어 시험편의 타단측을 고정하는 제2고정판;을 포함하며,
    상기 제1고정판은,
    오목하게 함몰되어 시험편의 일단이 안착되는 제1안착홈; 및
    일단이 상기 제1안착홈으로 돌출 배치되어, 조임작동에 의해 시험편의 일단측을 고정하는 다수개의 제1고정볼트;를 포함하며,
    상기 제2고정판은,
    오목하게 함몰되어 시험편의 타단이 안착되는 제2안착홈; 및
    일단이 상기 제2안착홈으로 돌출 배치되어, 조임 작동에 의해 시험편의 타단 측을 고정하는 다수개의 제2고정볼트;를 포함하며,
    상기 측면지지부는
    서로 마주 보는 “ㄷ자” 형상의 제1지지대 및 제2지지대를 포함하며,
    상기 제1플레이트와 접촉하는 상기 제1지지대의 일면 및 제2지지대의 일면에는 각각 제1가이드레일 및 제2가이드레일이 구비되어 있어 상기 제1플레이트 양단이 상기 제1지지대의 내부 공간 및 제2지지대의 내부 공간에 삽입되어 승, 하강할 수 있는 압축시험용 지그 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 측면지지부는,
    상기 제1플레이트 일단 및 상기 제2플레이트 일단과 결합하는 제1지지대; 및
    상기 제1플레이트 타단 및 상기 제2플레이트 타단과 결합하는 제2지지대;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 압축시험용 지그 장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 측면지지부는,
    상기 제1플레이트와 접촉하는 상기 제1지지대 및 제2지지대 일면에 구비되어, 승하강하는 제1플레이트의 양단을 가이드하는 가이드레일;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 압축시험용 지그 장치.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 제 3항에 있어서,
    상기 가이드레일은,
    상기 압축공간을 향하는 상기 제1지지대 일면에 구비되어, 상기 제1플레이트의 일단과 슬라이드 결합되는 제1가이드레일; 및
    상기 압축공간을 향하는 상기 제2지지대 일면에 구비되어, 상기 제1플레이트의 타단과 슬라이드 결합되는 제2가이드레일;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 압축시험용 지그 장치.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 제1플레이트, 제2플레이트, 측면지지부 및 시험편고정부는,
    SUS(Stain-Less) 재질로 구성되는 것을 특징으로 하는 압축시험용 지그 장치.
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