KR102605631B1 - Lng 극저온화물창 1차 방벽 굽힘피로시험 방법 - Google Patents
Lng 극저온화물창 1차 방벽 굽힘피로시험 방법 Download PDFInfo
- Publication number
- KR102605631B1 KR102605631B1 KR1020220187784A KR20220187784A KR102605631B1 KR 102605631 B1 KR102605631 B1 KR 102605631B1 KR 1020220187784 A KR1020220187784 A KR 1020220187784A KR 20220187784 A KR20220187784 A KR 20220187784A KR 102605631 B1 KR102605631 B1 KR 102605631B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- specimen
- fatigue test
- fixing
- longitudinal direction
- bending fatigue
- Prior art date
Links
- 238000005452 bending Methods 0.000 title claims abstract description 95
- 238000009661 fatigue test Methods 0.000 title claims abstract description 92
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 29
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 title claims description 12
- 238000009864 tensile test Methods 0.000 claims abstract description 28
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims abstract description 21
- 238000012360 testing method Methods 0.000 claims abstract description 14
- 230000009471 action Effects 0.000 claims description 5
- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 3
- 239000003949 liquefied natural gas Substances 0.000 description 16
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 11
- JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N iron(III) oxide Inorganic materials O=[Fe]O[Fe]=O JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 239000000463 material Substances 0.000 description 8
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 6
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 3
- MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N nitrogen oxide Inorganic materials O=[N] MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 230000000994 depressogenic effect Effects 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 230000014509 gene expression Effects 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 description 1
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N3/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
- G01N3/20—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress by applying steady bending forces
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N3/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
- G01N3/02—Details
- G01N3/04—Chucks
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N2203/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
- G01N2203/0014—Type of force applied
- G01N2203/0023—Bending
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N2203/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
- G01N2203/0058—Kind of property studied
- G01N2203/0069—Fatigue, creep, strain-stress relations or elastic constants
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)
Abstract
본 발명은 하중 측정 시스템을 활용한 굽힘피로시험 방법에 있어서,
시편의 단면감소부의 중심에서 상기 시편의 단면 치수를 측정하는 치수측정 단계; 고정플레이트 상부에 설치된 인장시험 장치에 시편의 길이방향 일단을 고정하고상기 시편의 길이방향 타단을 연장로드에 고정하여 상기 연장로드가 연장되면서 상기 시편의 인장능력을 시험하는 인장시험 단계; 시편을 고정편 각각의 선단에 안착시켜 상기 시편의 길이 방향 어느 일단에 형성되는 통공 내측으로 체결부재를 체결하기 전에 하중 측정 시스템을 0으로 설정하는 영점설정 단계; 상기 시편을 고정편 각각의 선단에 안착시켜 상기 시편의 길이 방향 어느 일단에 형성되는 통공 내측으로 체결부재가 체결되는 시편고정 단계; 및 가동플레이트의 상승이 이루어짐에 따라 상기 고정편 선단부가 하방향으로 회전하게 되어 상기 고정편에 의해 지지되는 상기 시편이 굽혀지는 피로시험 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
시편의 단면감소부의 중심에서 상기 시편의 단면 치수를 측정하는 치수측정 단계; 고정플레이트 상부에 설치된 인장시험 장치에 시편의 길이방향 일단을 고정하고상기 시편의 길이방향 타단을 연장로드에 고정하여 상기 연장로드가 연장되면서 상기 시편의 인장능력을 시험하는 인장시험 단계; 시편을 고정편 각각의 선단에 안착시켜 상기 시편의 길이 방향 어느 일단에 형성되는 통공 내측으로 체결부재를 체결하기 전에 하중 측정 시스템을 0으로 설정하는 영점설정 단계; 상기 시편을 고정편 각각의 선단에 안착시켜 상기 시편의 길이 방향 어느 일단에 형성되는 통공 내측으로 체결부재가 체결되는 시편고정 단계; 및 가동플레이트의 상승이 이루어짐에 따라 상기 고정편 선단부가 하방향으로 회전하게 되어 상기 고정편에 의해 지지되는 상기 시편이 굽혀지는 피로시험 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 LNG 극저온화물창 1차 방벽 굽힘피로시험 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 굽힘 하중 작용에 의한 시편의 파단이 시편의 길이 방향 일단과 타단 사이 중심에서 이루어짐으로써 시편의 피로수명을 정확히 얻을 수 있게 됨에 따라 굽힘 피로 시험 결과의 신뢰도를 높일 수 있도록 하는 굽힘피로시험 방법에 관한 것이다.
액화천연가스(LNG)는 액화과정에서 질소산화물과 시황이 제거되어 공해물질이 거의 발생하지 않는다는 장점이 있다.
액화천연가스(LNG)는 기체상태의 천연가스에 비해 부피를 약 600배 이상 줄일 수 있다는 장점이 있으나, 0.7bar 이하의 압력과 -163 정도의 초저온 환경에서 액화 저장된다. 액화천연가스(LNG)를 대량으로 수송하는 대표적인 방법으로 수송선을 이용하는 수송방법이 있다. LNG 화물창은 선박의 선박의 6자유도 운동으로 인해 내부액체흐름 즉, 슬로싱이 발생하며 슬로싱 압력의 증가로 인해 화물창에 구조적 손상이 가해질 수 있다.
또한, LNG의 선적 및 하역으로 인해 온도변화가 반복적으로 발생하여 온도에 따른 부하를 발생시킨다. 따라서 국산 LNG CCS를 개발하기 위해 1차에 격벽에 사용되는 강재의 상온 및 극저온 환경에서 누적되는, 굽힘피로하중으로 인한 모재의 강도평가가 필요한 상황이고, 이에 맞춘 굽힘피로시험 방법 또한 요구되는 실정이다.
굽힘피로에 의한 정확한 피로수명을 확보하기 위해서는 시편의 중앙부에 파단을 유도하여야 하므로 굽힘피로 지그를 이용한 굽힘피로시험 방법을 개발할 필요성이 대두되고 있다.
ISO 1143-2010 Metals-Rotating bar bending fatigue testing
ISO/DIS 1143 Metallic materials Rotating bar bending fatigue testing
BS ISO 1143 Metallic materials, Rotating bar bending fatigue testing
DIN 50113 1982-03 Standard Testing of metals; Rotating bar bending fatigue test
DIN 50142 1982-03 Standard Testing of metallic materials; Flat bending fatigue test.
본 발명은 종래 기술의 문제점을 해소하기 위하여 제안된 것으로, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 굽힘피로 시험용 지그 및 인장시험용 지그를 활용하여 LNG 극저온화물창 1차 방벽 굽힘피로시험 방법을 제공하는 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 LNG 극저온화물창 1차 방벽 굽힘피로시험 방법은, 하중 측정 시스템을 활용한 굽힘피로시험 방법에 있어서,
시편의 단면감소부의 중심에서 상기 시편의 단면 치수를 측정하는 치수측정 단계; 고정플레이트 상부에 설치된 인장시험 장치에 시편의 길이방향 일단을 고정하고상기 시편의 길이방향 타단을 연장로드에 고정하여 상기 연장로드가 연장되면서 상기 시편의 인장능력을 시험하는 인장시험 단계; 시편을 고정편 각각의 선단에 안착시켜 상기 시편의 길이 방향 어느 일단에 형성되는 통공 내측으로 체결부재를 체결하기 전에 하중 측정 시스템을 0으로 설정하는 영점설정 단계; 상기 시편을 고정편 각각의 선단에 안착시켜 상기 시편의 길이 방향 어느 일단에 형성되는 통공 내측으로 체결부재가 체결되는 시편고정 단계; 및 가동플레이트의 상승이 이루어짐에 따라 상기 고정편 선단부가 하방향으로 회전하게 되어 상기 고정편에 의해 지지되는 상기 시편이 굽혀지는 피로시험 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 인장시험 단계로부터 얻은 데이터는 항복 응력을 확인하는데 사용되고, 상기 항복응력은 굽힘피로시험의 응력 범위를 결정하는데 사용되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 피로시험 단계는 항복응력 범위 내에서 시험속도 및 응력범위가 결정된 후에 진행되고, 1개의 시편에 대해 상기 치수측정 단계로부터 상기 피로시험 단계까지 멈추지 않고 진행되며, 상기 피로시험 종료 후 파손되지 않은 시편은 다시 사용하지 않는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 피로시험 단계는 굽힘 모멘트의 변화량을 측정하거나 조정하기 위해 시험을 중간에 중단하는 경우, 중단될 때까지의 응력 사이클 수, 중단 기간 및 굽힘 모멘트 조정 결과에 대한 기록을 유지하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 LNG 극저온화물창 1차 방벽 굽힘피로시험 방법은 시편의 단면 치수를 측정하고, 굽힘피로 시험용 지그 상부에 구비된 인장시험용 지그에 시편을 설치하여 인장능력을 시험하며, 시스템에 영점을 설정 및 체결부재로 시편을 고정한 뒤에 피로시험을 진행하는 단계를 개시한다. 따라서 본 발명에 따른 LNG 극저온화물창 1차 방벽 굽힘피로시험 방법을 통해, 화물창에 구조적 손상을 주는 슬로싱에 의한 굽힘피로하중 측정 및 모재의 강도평가를 정확하게 수행할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 의한 굽힘피로 시험용 지그의 구조를 설명하기 위한 정면도이다.
도 2는 본 발명에 의한 굽힘피로 시험용 지그에서 시편의 고정을 설명하기 위한 예시도이다.
도 3은 본 발명에 의한 굽힘피로 시험용 지그에서 가동플레이트 승강에 의한 굽힘 하중 작용을 설명하기 위한 예시도이다.
도 4는 본 발명에 의한 굽힘피로 시험용 지그를 통한 굽힘피로시험 에서의 시편 파단 형태를 보인 예시도이다.
도 5는 종래 굽힘피로 시험용 지그를 통한 굽힘피로시험 에서의 시편 파단 형태를 보인 예시도이다.
도 6은 본 발명에 의한 굽힘피로 시험용 지그의 상부에 위치한 인장시험 지그의 구조를 설명하기 위한 정면도이다.
도 7은 본 발명에 의한 굽힘피로 시험용 시편의 모습을 보인 예시도이다.
도 8은 본 발명에 의한 굽힘피로 시험용 응력 범위를 구하기 위한 Stress-Strain 곡선을 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명에 의한 굽힘피로 시험용 Epsilon-Cycle 곡선을 나타낸 도면이다.
도 10은 본 발명에 의한 굽힘피로 시험용 Force-Cycle 곡선을 나타낸 도면이다.
도 11은 본 발명에 의한 굽힘피로 시험용 Displacement-Cycle 곡선을 나타낸 도면이다.
도 12는 본 발명에 의한 굽힘피로 시험용 S-N 곡선을 나타낸 도면이다.
도 13은 본 발명에 따른 굽힘피로시험 방법을 단계별로 도시한 블록도이다.
도 2는 본 발명에 의한 굽힘피로 시험용 지그에서 시편의 고정을 설명하기 위한 예시도이다.
도 3은 본 발명에 의한 굽힘피로 시험용 지그에서 가동플레이트 승강에 의한 굽힘 하중 작용을 설명하기 위한 예시도이다.
도 4는 본 발명에 의한 굽힘피로 시험용 지그를 통한 굽힘피로시험 에서의 시편 파단 형태를 보인 예시도이다.
도 5는 종래 굽힘피로 시험용 지그를 통한 굽힘피로시험 에서의 시편 파단 형태를 보인 예시도이다.
도 6은 본 발명에 의한 굽힘피로 시험용 지그의 상부에 위치한 인장시험 지그의 구조를 설명하기 위한 정면도이다.
도 7은 본 발명에 의한 굽힘피로 시험용 시편의 모습을 보인 예시도이다.
도 8은 본 발명에 의한 굽힘피로 시험용 응력 범위를 구하기 위한 Stress-Strain 곡선을 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명에 의한 굽힘피로 시험용 Epsilon-Cycle 곡선을 나타낸 도면이다.
도 10은 본 발명에 의한 굽힘피로 시험용 Force-Cycle 곡선을 나타낸 도면이다.
도 11은 본 발명에 의한 굽힘피로 시험용 Displacement-Cycle 곡선을 나타낸 도면이다.
도 12는 본 발명에 의한 굽힘피로 시험용 S-N 곡선을 나타낸 도면이다.
도 13은 본 발명에 따른 굽힘피로시험 방법을 단계별로 도시한 블록도이다.
본 발명의 실시예들을 설명함에 있어서, 본 발명과 관련된 공지기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 그리고, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다. 상세한 설명에서 사용되는 용어는 단지 본 발명의 실시예들을 기술하기 위한 것이며, 결코 제한적으로 해석되어서는 안 된다. 명확하게 달리 사용되지 않는 한, 단수 형태의 표현은 복수 형태의 의미를 포함한다. 본 설명에서, "포함" 또는 "구비"와 같은 표현은 어떤 특성들, 숫자들, 단계들, 동작들, 요소들, 이들의 일부 또는 조합을 가리키기 위한 것이며, 기술된 것 이외에 하나 또는 그 이상의 다른 특성, 숫자, 단계, 동작, 요소, 이들의 일부 또는 조합의 존재 또는 가능성을 배제하는 것으로 해석되어서는 안 된다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시형태를 설명하기로 한다. 이하의 상세한 설명은 본 명세서에서 기술된 방법, 장치 및/또는 시스템에 대한 포괄적인 이해를 돕기 위해 제공된다. 그러나 이는 예시에 불과하며 본 발명은 이에 제한되지 않는다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 설명한다.
도 1에 도시된 바와 같이 본 발명에 의한 굽힘피로시험용 지그(A)는, 고정편(10); 하부 지지편(20); 가동플레이트(30); 상부 지지편(40); 및 고정플레이트(50); 를 포함한다.
본 발명의 고정편(10)은, 좌우로 간격을 두고 마주하게 배치되어 굽힘피로시험 대상이 되는 시편(100)의 길이 방향 일단 및 타단을 각각 물어 고정한다.
이때, 고정편(10)은 선단에 나선물림하여 결합하는 적어도 하나의 체결부재(11)를 포함함으로써 고정편(10) 각각의 선단에 안착되는 시편(100)의 길이 방향 어느 일단에 형성되는 통공(110) 내측으로 체결부재(11)를 삽입하여 체결함에 따라 시편(100)의 길이 방향 일단 및 타단이 물려 고정될 수 있다.
한편, 고정편(10)은 스테인리스 스틸(Stainless steel)로 형성됨으로써 재질의 특성상 극저온 환경에서 굽힘피로시험이 이루어진 이후에도 녹 발생이 방지될 수 있다.
본 발명의 하부 지지편(20)은 고정편(10) 각각의 길이 방향 일 단부를 회전 가능하게 지지한다.
이때, 하부 지지편(20)은 하단으로부터 상단으로 향하며 시편(100)을 향하여 사전 설정된 각도로 기울어 배치됨으로써 가동플레이트(30)의 상승이 이루어짐에 따라 하부 지지편(20)에 의해 지지되는 고정편(10) 각각의 선단부(시편과 접촉하는 길이 방향 일단부)가 자연스럽게 동일폭으로 하방향 회전하여 시편(100)의 길이 방향 일단과 타단 사이 중심이 굽혀질 수 있다.
그리고 하부 지지편(20)은 상단이 고정편(10) 길이 방향 일단에 힌지 결합됨으로써 고정편(10)을 상하로 회전 가능하게 지지할 수 있다.
한편, 하부 지지편(20)은 스테인리스 스틸(Stainless steel)로 형성됨으로써 재질의 특성상 극저온 환경에서 굽힘피로시험이 이루어진 이후에도 녹 발생이 방지될 수 있다.
본 발명의 가동플레이트(30)는 하부 지지편(20) 어느 하나 및 다른 하나의 하단을 지지하되, 구동수단(31) 구동에 의해 승강한다.
이때, 가동플레이트(30)는 하부 지지편(20) 어느 하나 및 다른 하나의 하단을 지지하되, 어느 하나 하부 지지편(20) 하단을 회전 가능하게 지지함으로써 해당 하부 지지편(20)의 회전이 이루어질 수 있다.
여기서, 어느 하나 하부 지지편(20) 하단을 회전 가능하게 지지하는 가동플레이트(30)는 해당 하부 지지편(20)에 힌지 결합됨으로써 해당 하부 지지편(20)을 상하로 회전 가능하게 지지할 수 있다.
그리고 가동플레이트(30) 승강에 관여하는 구동수단(31)은 유압 또는 공압 작용에 의해 로드의 출몰이 이루어지는 실린더임으로써 로드 출몰에 의해 가동플레이트(30)의 승강이 이루어질 수 있다.
한편, 가동플레이트(30)는 스테인리스 스틸(Stainless steel)로 형성됨으로써 재질의 특성상 극저온 환경에서 굽힘피로시험이 이루어진 이후에도 녹 발생이 방지될 수 있다.
본 발명의 상부 지지편(40)은 고정편(10) 어느 하나와 다른 하나의 길이 방향 다른 단부를 회전 가능하게 지지한다.
이때, 상부 지지편(40)은 하단이 고정편(10) 길이 방향 다른 단부에 힌지 결합됨으로써 해당 고정편(10)을 상하로 회전 가능하게 지지할 수 있다.
한편, 상부 지지편(40)은 스테인리스 스틸(Stainless steel)로 형성됨으로써 재질의 특성상 극저온 환경에서 굽힘피로시험이 이루어진 이후에도 녹 발생이 방지될 수 있다.
본 발명의 고정플레이트(50)는 상부 지지편(40) 어느 하나 및 다른 하나의 상단을 회전 가능하게 지지한다.
이때, 고정플레이트(50)는 상부 지지편(40) 상단에 힌지 결합됨으로써 해당 상부 지지편(40)을 상하로 회전 가능하게 지지할 수 있다.
한편, 고정플레이트(50)는 스테인리스 스틸(Stainless steel)로 형성됨으로써 재질의 특성상 극저온 환경에서 굽힘피로시험이 이루어진 이후에도 녹 발생이 방지될 수 있다.
그리고 고정플레이트(50)는 지지대(도면상 미도시) 등에 고정됨으로써 가동플레이트(30)의 승강이 이루어지더라도 고정플레이트(50)의 승강이 방지될 수 있다.
본 발명에 의한 굽힘피로시험용 지그(A)를 이용한 굽힘피로시험에 관하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명에서 굽힘피로시험 대상이 되는 시편(100)은 좌우로 간격을 두고 배치되는 한 쌍의 고정편(10) 사이에 고정된다.
이때, 본 발명의 고정편(10)은 선단에 나선물림하여 결합하는 적어도 하나의 체결부재(11)를 포함하는바, 도 2에 도시된 바와 같이 고정편(10) 각각의 선단에 안착되는 시편(100)의 길이 방향 어느 일단에 형성되는 통공(110) 내측으로 체결부재(11)를 삽입하여 체결함에 따라 시편(100)의 길이 방향 일단 및 타단이 고정편(10)에 물려 고정될 수 있다.
그리고 시편(100)의 고정이 완료된 상태에서 본 발명의 가동플레이트(30) 상승이 이루어진다.
이때, 가동플레이트(30)의 상승은 구동수단(31)에 의해 이루어질 수 있다.
여기서, 구동수단(31)은 유압 또는 공압 작용에 의해 로드의 출몰이 이루어지는 실린더인바, 로드 삽입이 이루어짐에 따라 가동플레이트(30)의 상승이 이루어질 수 있다.
한편, 고정편(10)의 길이 방향 일단은 가동플레이트(30) 상부로 이어지는 하부 지지편(20)에 의해 지지된다.
이때, 하부 지지편(20)은 상단이 고정편(10) 길이 방향 일단에 힌지 결합되어 하부 지지편(20)에 의해 지지되는 고정편(10)의 길이 방향 일단이 상하로 회전할 수 있고, 고정편(10)의 다른 일단을 지지하는 상부 지지편(40)은 하단이 고정편(10) 길이 방향 다른 단부에 힌지 결합되어 상부 지지편(40)에 의해 지지되는 고정편(10)의 길이 방향 다른 단부가 상하로 회전할 수 있으며, 상부 지지편(40) 어느 하나 및 다른 하나를 지지하는 고정플레이트(50)는 상부 지지편(40) 상단에 힌지 결합되어 고정플레이트(50)에 의해 지지되는 상부 지지편(40)이 상하로 회전할 수 있다.
따라서 가동플레이트(30)의 상승이 이루어짐에 따라 도 3에 도시된 바와 같이 고정편(10) 선단부의 하방향 회전이 이루어지게 되어 고정편(10)에 의해 지지되는 시편(100)이 굽혀지며 굽힘 하중이 작용하게 되는바, 굽힘 하중 작용에 의한 시편(100)의 파단이 이루어질 때의 해당 굽힘 하중을 측정함으로써 해당 시편(100)의 피로수명을 얻을 수 있다.
여기서, 굽힘 하중의 측정은 시편(100)에 배치되는 별도의 측정수단(도면상 미도시)에 의해 이루어질 수 있다.
다만, 굽힘 하중이 시편(100)의 길이 방향 일단과 타단 사이 중심에 미치지 않게 되면 굽힘 하중 작용에 따른 시편(100)의 파단이 중심 이외 부위에서 이루어지게 되어 해당 시편(100)의 피로수명을 정확히 얻을 수 없게 되므로 굽힘피로시험 결과의 신뢰도가 저하될 수 있다.
그러나 본 발명에서 한 쌍의 하부 지지편(20)은, 하단으로부터 상단으로 향하며 시편(100)을 향하여 사전 설정된 각도로 기울어 배치되는바, 가동플레이트(30)의 상승이 이루어질 때 하부 지지편(20)에 의해 지지되는 고정편(10) 각각의 선단부가 자연스럽게 동일폭으로 하방향 회전하여 시편(100)의 길이 방향 일단과 타단 사이 중심이 굽혀지게 되고, 이에 의해 굽힘 하중이 시편(100)의 길이 방향 일단과 타단 사이 중심으로 유도되어 도 4에 도시된 바와 같이 굽힘 하중 작용에 의한 시편(100)의 파단이 시편(100)의 중심에서 이루어지게 되므로 시편(100)의 피로수명을 정확히 얻을 수 있어 굽힘 피로 시험 결과의 신뢰도를 높일 수 있다.
한편, 굽힘피로 시험용 지그(A)의 상부로는 인장시험용 지그가 설치될 수 있다. 고정플레이트(50)의 상단에 인장체결부재(51)가 설치될 수 있다.
인장시험용 시편(100)의 일단은 상기 인장체결부재(51)에 의해 고정될 수 있다. 인장체결부재(51)는 쐐기, 나사 그립 등 적절한 방법으로 고정 가능하며 인장시험용 시편(100)을 기준으로 상하에 구비될 수 있다. 따라서 인장시험용 시편(100)은 상기 인장체결부재(51)에 연결된 채로 수직으로 고정될 수 있다. 인장시험용 시편(100)의 타단을 고정시키는 인장체결부재(51)는 상부에 연장로드 연결부(54)와 연결될 수 있다. 상기 연장로드 연결부(54)는 상부의 연장로드(52) 및 하부의 인장체결부재(51)를 연결시키고, 연장로드(52)를 통해 형성된 인장력을 시편(100)에 전달하는 역할을 수행할 수 있다. 연장로드(52)는 도 6에 도시된 화살표 방향으로 연장되면서 시편(100)의 양단에 인장력을 발생시킬 수 있다. 연장로드(52)는 유압 혹은 공압의 방식으로 연직 상방으로 또는 연직 하방으로 이동가능하다.
여기서, 인장시험용 지그는 시편(100)의 일단 및 타단이 인장체결부재(51)에 완전히 체결된 후에 인장시험을 시작한다.
한편, 본 발명에 의한 굽힘피로 시험용 지그(A)는 극저온 환경에서의 굽힘 피로 시험 이후 녹 발생을 방지할 수 있다.
즉, 본 발명의 고정편(10), 하부 지지편(20), 가동플레이트(30), 상부 지지편(40) 및 고정플레이트(50)는 스테인리스 스틸(Stainless steel)로 형성되는바, 재질의 특성상 극저온 환경에서 굽힘 피로 시험이 이루어진 이후에도 녹 발생이 방지될 수 있으므로 녹 발생으로 인한 차후 사용 곤란이 해소될 수 있다.
따라서 본 발명에 따른 LNG 극저온화물창 1차 방벽 굽힘피로시험 방법에 관하여 상술하면 다음과 같다. 상기 굽힘피로시험 방법은 굽힘피로 시험용 지그(A) 및 상기 지그 상부에 설치된 인장시험용 지그를 포함하는 하중 측정 시스템에 제어되면서 이루어질 수 있다. 도 13에 도시된 바와 같이 굽힘피로시험 방법의 첫 단계는 치수측정 단계(S101)이다. 치수측정 단계(S101)는 시편의 단면감소부의 중심에서 치수를 측정한다. 이는 시편의 단면적을 결정하기 위한 것으로, 단면감소부는 도 7에 도시된 시편에서 단면이 안쪽으로 함몰된 곳을 의미한다. 인장시험의 시편의 단면은 0.200인치(inch) 이상의 단면 치수에서는 오차를 0.001인치(inch) 범위까지 측정 및 기록할 수 있다. 상기 시편의 단면이 0.100인치(inch) 이상 0.200인치(inch) 미만의 단면 치수를 가진다면, 오차를 0.0005인치(inch) 범위까지 측정 및 기록할 수 있다. 상기 시편의 단면이 0.020인치(inch) 이상 0.100인치(inch) 미만의 단면 치수를 가진다면, 오차를 0.0001인치(inch) 범위까지 측정 및 기록할 수 있다. 또한, 시편의 단면 치수는 상기 모든 경우에 최소 0.0001인치(inch)까지 측정 가능하다.
두번째는 인장시험 단계(S102)이다. 인장시험 지그는 전술하였듯이, 시편(100)의 일단 및 타단을 고정시켜 시편(100)을 인장시험용 지그에 수직으로 설치한 후 인장시험을 시작한다. 상기 인장시험을 통해 획득한 데이터는 항복 응력을 확인하는 데 사용될 수 있고, 항복 응력은 굽힘피로시험의 응력 범위를 도출하는데 사용될 수 있다. 굽힘피로 시험용 응력 범위를 구하기 위한 Stress-Strain 곡선은 도 8에 도시되어 있다.
세번째는 영점설정 단계(S103)이다. 영점설정 단계(S103)에서는 고정편(10)이 시험 대상이 되는 시편(100)의 길이 방향 일단 및 타단을 각각 물어 고정시키기 전에 힘 및 변위의 영점을 설정한다. 즉 시편(100)이 양쪽 끝에서 실제 고정되기 전에 하중 측정 시스템을 0으로 설정한다. 본 단계 이후 영점이 한번 설정되면 하중 측정 시스템은 시험 중에 어떤 식으로도 변경될 수 없다. 또한, 시편(100)은 길이 방향의 어느 일단에 형성되는 통공(110) 내측으로 체결부재(11)를 삽입하여 체결함에 따라 시편(100)의 길이 방향 일단 및 타단이 물려 고정될 수 있다. 뿐만 아니라, 쐐기, 나사 그립, 평행한 턱면 기타 다른 적절한 방법으로 고정할 수 있고, 굽힘을 최소화하기 위해 축 방향으로 힘이 가해지는 방식으로 시편이 고정되도록 해야함은 물론이다.
네번째는 시편고정 단계(S104)이다. 굽힘피로시험을 위한 시편(100)의 설치는 시편(100)의 축이 가해지는 굽힘모멘트에 의한 응력 방향과 일치하거나 판두께의 중심이 시편(100)의 중립면과 일치하도록 설치하는 것이 바람직하다. 정해진 굽힘 모멘트 이외의 굽힘 응력 및 하중은 시편(100)에 가해지지 않는 것이 바람직하다. 또한, 시편(100)은 지그에 설치 시 체결부재(11)의 풀림이 발생하지 않도록 지그에 장착하는 것이 바람직히다.
마지막으로, 피로시험 단계(S105)는 시편고정 단계(S104)가 완료된 후 하중 측정 시스템에 의해 자동으로 진행되는 것이 일반적이다. 이 때, 데이터가 로딩되는 반복속도는 일정한 것을 원칙으로 하며, 상기 일련의 시험과정은 일정한 속도로 반복 수행되는 것이 바람직하다.
한편, 피로시험 단계(S105)는 상기 인장시험 단계(S102)에서 항복응력 범위 내의 시험속도 및 응력범위가 결정된 후 하중 측정 시스템의 제어에 의해 피로시험 단계(S105)를 시작된다. 피로시험 단계(S105)는 원칙적으로 시편 1개에 대해 치수측정 단계(S101)로부터 피로시험 단계(S105)까지 멈추지 않고 진행될 수 있다. 또한, 피로시험 단계(S105) 후 피로시험이 종료된 시편은 파손되지 않았다 하더라도 다시 사용하지 않는 것이 바람직하다.
피로시험 단계(S105)에서 굽힘 모멘트의 변화량을 측정하거나 조정하기 위해 피로시험 단계(S105)를 중단하는 경우, 중단될 때까지의 응력 사이클 수, 중단 기간 및 굽힘 모멘트 조정 결과에 대한 기록은 하중 측정 시스템에 의해 자동으로 유지될 수 있다.
본 발명의 피로시험 단계(S105) 종료 후 얻게되는 데이터는 도 9 내지 도 11에 도시되어 있다. 응력은 응력진폭, 평균응력, 최대응력, 최소응력 등으로 명확히 표시되는 것이 바람직하다. 또한 응력 싸이클 횟수는 시편(100)에 가해지는 하중이 규정 시험 하중에 도달한 시점부터 측정되기 시작하며, 굽힘 모멘트가 조정되는 기간에는 Stress-Cycles 횟수를 측정하여 계산에 포함시킬 수 있다. 도 12에 도시된 S-N 곡선은 응력진폭, 응력범위 또는 최대응력의 값을 세로축 변수로 설정하고, 응력주기수를 가로축 변수로 설정하여 그래프를 도시한다. 상기 그래프에서 가로축의 눈금은 대수 눈금, 세로축의 눈금은 대수 눈금 또는 선형 등간격 눈금으로 설정될 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 LNG 극저온화물창 1차 방벽 굽힘피로시험 방법에 수행되는 공간인 극저온 챔버 내에서는 시편(100)에 질소를 직분사 할 수 있다. 이는 시편(100)이 굽힘피로 시험용 지그(A) 및 인장시험용 지그의 움직임에 의한 영향을 최소로 받기 위함이다.
이상에서 다양한 실시예를 들어 본 발명을 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니며 본 발명의 권리범위로부터 합리적으로 해석될 수 있는 것이라면 무엇이나 본 발명의 권리범위에 속하는 것은 당연하다.
한편, 본 명세서와 도면에는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 개시하였으며, 비록 특정 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 발명의 이해를 돕기 위한 일반적인 의미에서 사용된 것이지, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예 외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.
A : 굽힘 피로 시험용 지그
10 : 고정편 50 : 고정플레이트
11 : 체결부재 51 : 인장체결부재
20 : 하부 지지편 52 : 연장로드
30 : 가동플레이트 53 : 스파이럴 와셔
31 : 구동수단 54 : 연장로드 연결부
40 : 상부 지지편
100 : 시편 110 : 통공
S101 : 치수측정 단계 S102 : 인장시험 단계
S103 : 영점설정 단계 S104 : 시편고정 단계
S105 : 피로시험 단계
10 : 고정편 50 : 고정플레이트
11 : 체결부재 51 : 인장체결부재
20 : 하부 지지편 52 : 연장로드
30 : 가동플레이트 53 : 스파이럴 와셔
31 : 구동수단 54 : 연장로드 연결부
40 : 상부 지지편
100 : 시편 110 : 통공
S101 : 치수측정 단계 S102 : 인장시험 단계
S103 : 영점설정 단계 S104 : 시편고정 단계
S105 : 피로시험 단계
Claims (4)
- 하중 측정 시스템을 활용한 굽힘피로시험 방법에 있어서,
시편의 단면감소부의 중심에서 상기 시편의 단면 치수를 측정하는 치수측정 단계;
고정플레이트 상부에 설치된 인장시험 장치에 시편의 길이방향 일단을 고정하고 상기 시편의 길이방향 타단을 연장로드에 고정하여 상기 연장로드가 연장되면서 상기 시편의 인장능력을 시험하는 인장시험 단계;
시편을 고정편 각각의 선단에 안착시켜 상기 시편의 길이 방향 어느 일단에 형성되는 통공 내측으로 체결부재를 체결하기 전에 하중 측정 시스템을 0으로 설정하는 영점설정 단계;
상기 시편을 고정편 각각의 선단에 안착시켜 상기 시편의 길이 방향 어느 일단에 형성되는 통공 내측으로 체결부재가 체결되는 시편고정 단계; 및
가동플레이트의 상승이 이루어짐에 따라 상기 고정편 선단부가 하방향으로 회전하게 되어 상기 고정편에 의해 지지되는 상기 시편이 굽혀지는 피로시험 단계;를 포함하며,
상기 시편고정 단계 및 피로시험 단계는 굽힘피로시험용 지그(A)를 이용하여 수행되며,
상기 굽힘피로시험용 지그는
좌우로 간격을 두고 마주하게 배치되어 시편의 길이 방향 일단 및 타단을 각각 물어 고정하는 두개의 고정편(10);
상단이 상기 고정편 길이 방향 일단에 힌지결합되고 하단이 상기 가동플레이트 단부에 의해 힌지결합되며, 상단 간의 간격이 하단 간의 간격보다 좁게 배치된 두 개의 하부 지지편(20);
상기 두개의 하부 지지편의 하단을 회전가능하게 지지하며 구동수단(31)의 유압 또는 공압 작용에 의해 승강이 이루어지는 가동플레이트(30);
하단이 상기 두개의 고정편의 길이 방향 다른 단부에 힌지 결합되는 두 개의 상부 지지편(40); 및
상기 두 개의 상부 지지편의 상단에 힌지 결합되는 고정플레이트(50);를 포함하여 구성됨으로써,
상기 가동플레이트의 상승시 상기 하부 지지편에 의해 지지되는 두개의 고정편 각각의 선단부가 하방향으로 회전하여 상기 시편의 길이 방향 일단과 타단 사이 중심이 아래로 굽혀지는 것을 특징으로 하는, LNG 극저온화물창 1차방벽 굽힘피로시험 방법.
- 제1항에 있어서,
상기 인장시험 단계로부터 얻은 데이터는 항복 응력을 확인하는데 사용되고, 상기 항복응력은 굽힘피로시험의 응력 범위를 결정하는데 사용되는 것을 특징으로 하는 LNG 극저온화물창 1차 방벽 굽힘피로시험 방법.
- 제1항에 있어서,
상기 피로시험 단계는 항복응력 범위 내에서 시험속도 및 응력범위가 결정된 후에 진행되고, 1개의 시편에 대해 상기 치수측정 단계로부터 상기 피로시험 단계까지 멈추지 않고 진행되며, 상기 피로시험 종료 후 파손되지 않은 시편은 다시 사용하지 않는 것을 특징으로 하는 LNG 극저온화물창 1차 방벽 굽힘피로시험 방법.
- 제1항에 있어서,
상기 피로시험 단계는 굽힘 모멘트의 변화량을 측정하거나 조정하기 위해 시험을 중간에 중단하는 경우, 중단될 때까지의 응력 사이클 수, 중단 기간 및 굽힘 모멘트 조정 결과에 대한 기록을 유지하는 것을 특징으로 하는 LNG 극저온 화물창 1차 방벽 굽힘피로시험 방법.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020220187784A KR102605631B1 (ko) | 2022-12-28 | 2022-12-28 | Lng 극저온화물창 1차 방벽 굽힘피로시험 방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020220187784A KR102605631B1 (ko) | 2022-12-28 | 2022-12-28 | Lng 극저온화물창 1차 방벽 굽힘피로시험 방법 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR102605631B1 true KR102605631B1 (ko) | 2023-11-23 |
Family
ID=88974398
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020220187784A KR102605631B1 (ko) | 2022-12-28 | 2022-12-28 | Lng 극저온화물창 1차 방벽 굽힘피로시험 방법 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR102605631B1 (ko) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117347188A (zh) * | 2023-12-05 | 2024-01-05 | 洛阳船舶材料研究所(中国船舶集团有限公司第七二五研究所) | 一种金属材料的低温断裂韧性试验方法 |
Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20010091758A (ko) * | 2000-03-17 | 2001-10-23 | 유정희 | 온도경사장 인장 및 굽힘시험기 |
| KR20060089295A (ko) * | 2005-02-03 | 2006-08-09 | 현대자동차주식회사 | 박판시편용 좌굴방지 가이드를 구비한 피로시험기 |
| JP2009250679A (ja) * | 2008-04-02 | 2009-10-29 | Shimadzu Corp | 回転曲げ試験機 |
| JP2010237179A (ja) * | 2009-03-31 | 2010-10-21 | Dainippon Printing Co Ltd | 試験試料装着装置、曲げ強さ試験装置、曲げ強さ試験方法、曲げ強さ試験プログラム及び試験試料 |
| KR20110102986A (ko) | 2010-03-12 | 2011-09-20 | 한밭대학교 산학협력단 | 굽힘 피로시험 지그 |
| JP2011257355A (ja) * | 2010-06-11 | 2011-12-22 | Kobelco Kaken:Kk | 曲げ試験装置および曲げ試験方法 |
| JP2020144042A (ja) * | 2019-03-07 | 2020-09-10 | 日本製鉄株式会社 | 金属材の疲労試験方法および疲労試験片 |
| KR102471744B1 (ko) * | 2021-12-30 | 2022-11-29 | 목포대학교산학협력단 | 극저온에서 2차 방벽의 피로 시험 방법 |
| KR102478605B1 (ko) * | 2021-12-30 | 2022-12-16 | 목포대학교산학협력단 | 1차 방벽 고변형 인장 시험용 테스트 지그 |
-
2022
- 2022-12-28 KR KR1020220187784A patent/KR102605631B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20010091758A (ko) * | 2000-03-17 | 2001-10-23 | 유정희 | 온도경사장 인장 및 굽힘시험기 |
| KR20060089295A (ko) * | 2005-02-03 | 2006-08-09 | 현대자동차주식회사 | 박판시편용 좌굴방지 가이드를 구비한 피로시험기 |
| JP2009250679A (ja) * | 2008-04-02 | 2009-10-29 | Shimadzu Corp | 回転曲げ試験機 |
| JP2010237179A (ja) * | 2009-03-31 | 2010-10-21 | Dainippon Printing Co Ltd | 試験試料装着装置、曲げ強さ試験装置、曲げ強さ試験方法、曲げ強さ試験プログラム及び試験試料 |
| KR20110102986A (ko) | 2010-03-12 | 2011-09-20 | 한밭대학교 산학협력단 | 굽힘 피로시험 지그 |
| JP2011257355A (ja) * | 2010-06-11 | 2011-12-22 | Kobelco Kaken:Kk | 曲げ試験装置および曲げ試験方法 |
| JP2020144042A (ja) * | 2019-03-07 | 2020-09-10 | 日本製鉄株式会社 | 金属材の疲労試験方法および疲労試験片 |
| KR102471744B1 (ko) * | 2021-12-30 | 2022-11-29 | 목포대학교산학협력단 | 극저온에서 2차 방벽의 피로 시험 방법 |
| KR102478605B1 (ko) * | 2021-12-30 | 2022-12-16 | 목포대학교산학협력단 | 1차 방벽 고변형 인장 시험용 테스트 지그 |
Non-Patent Citations (5)
| Title |
|---|
| BS ISO 1143 Metallic materials, Rotating bar bending fatigue testing |
| DIN 50113 1982-03 Standard Testing of metals; Rotating bar bending fatigue test |
| DIN 50142 1982-03 Standard Testing of metallic materials; Flat bending fatigue test. |
| ISO 1143-2010 Metals-Rotating bar bending fatigue testing |
| ISO/DIS 1143 Metallic materials Rotating bar bending fatigue testing |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117347188A (zh) * | 2023-12-05 | 2024-01-05 | 洛阳船舶材料研究所(中国船舶集团有限公司第七二五研究所) | 一种金属材料的低温断裂韧性试验方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR102605631B1 (ko) | Lng 극저온화물창 1차 방벽 굽힘피로시험 방법 | |
| Mathias et al. | Effects of specimen geometry and loading mode on crack growth resistance curves of a high-strength pipeline girth weld | |
| US20040020276A1 (en) | Apparatus for indentation test and method for measuring mechanical properties using it | |
| US7441465B2 (en) | Measurement of properties of thin specimens based on experimentally acquired force-displacement data | |
| KR101769952B1 (ko) | 삼축응력 해석 방법 | |
| KR102478605B1 (ko) | 1차 방벽 고변형 인장 시험용 테스트 지그 | |
| Ju et al. | Determination of welding residual stress distribution in API X65 pipeline using a modified magnetic Barkhausen noise method | |
| US5199305A (en) | Method and apparatus for measuring the strain developed in a coated surface | |
| KR20110067475A (ko) | 변화하중 작용하에서 잔류응력 측정장치 및 그 측정방법 | |
| JP5760244B2 (ja) | 低サイクル疲労き裂進展評価方法 | |
| US20220196530A1 (en) | Precision High-Temperature Hydrogen Attack Apparatus | |
| US8479568B1 (en) | Apparatus for measuring variations in flatness | |
| Yiu | Design of cold-formed steel plain channels | |
| CN2606894Y (zh) | 混凝土限制膨胀收缩装置 | |
| Brodecki et al. | Monitoring of fatigue damage development in as-received and exploited 10CrMo9-10 power engineering steel supported by Digital Image Correlation | |
| Zouani et al. | Cyclic stress-strain data analysis under biaxial tensile stress state | |
| Feber et al. | Austenitic Stainless Steel I‐section Beam‐column Tests and Numerical Modelling | |
| Li et al. | Fatigue life prognosis study of welded tubular joints in signal support structures | |
| Fonzo et al. | Industrial Application of SENT and Segment Testing on Deepwater Buckle Arrestor Assembly Installed by S-Lay | |
| Shen et al. | A further study on fracture resistance evaluation of nuclear pipes using CP specimens | |
| Civjan et al. | Method to evaluate remaining prestress in damaged prestressed bridge girders | |
| JP4612701B2 (ja) | 非破壊検査装置及び非破壊検査方法 | |
| KR102487305B1 (ko) | 후판 용접부 역변형 측정 장치 | |
| KR102564424B1 (ko) | Lng 극저온화물창 1차 방벽 극저온 고속인장시험 방법 | |
| KR20140047234A (ko) | 소형 시편을 이용한 용접부의 잔류 응력 계측 방법 및 그를 위한 소형 시편 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GRNT | Written decision to grant |