KR200464779Y1 - 보 형태의 굽힘 시험편의 4점 굽힘 시험용 지그 - Google Patents

Abstract

본 고안은 4점 굽힘 시험시 전단력에 취약한 보 형태의 굽힘 시험편에 결합시켜 굽힘 모멘트만을 받도록 고정시켜 시험할 수 있는 4점 굽힘 시험용 지그에 관한 것으로, 시험편(10)의 양단에 전단력이 작용하지 않도록 시험편의 길이방향으로 연이어져 결합되어 형성된 한쌍의 좌우 확장 지그(20),(20)로 구성시켜 시험하므로 전단력에 취약한 재료인 시험편이 순수하게 굽힘 모멘트만을 받도록 시험할 수 있는 효과가 있다.

Description

보 형태의 굽힘 시험편의 4점 굽힘 시험용 지그{JIG FOR 4-POINT BENDING TEST OF BEAM TYPE BENDING SPECIMEN}

본 고안은 구조물의 4점 굽힘 시험용 지그에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 4점 굽힘 시험시 전단력에 취약한 보 형태의 굽힘 시험편에 결합시켜 굽힘 모멘트만을 받도록 고정시켜 시험할 수 있는 4점 굽힘 시험용 지그에 관한 것이다.

일반적으로 수평을 이루는 수평 프레임, 수평봉 등의 굽힘시험은 재료에 굽힘 모멘트가 작용했을 때에 변형 저항이나 파단 강도를 측정하여 재료의 연성(ductility) 또는 강도를 결정하기 위하여 수행하게 되며, 대(strip), 박판, 후판, 인발, 압출봉, 각봉 및 용접재 등의 재료에 대한 기계적 특성을 평가하기 위해서 수행하게 된다.

굽힘 시험의 종류로는 굽힘에 대한 재료의 저항력(굽힘강도), 재료의 탄성계수 및 탄성 에너지를 결정하기 위한 굽힘 저항시험과, 재료의 전성, 연성 및 균열의 유무를 시험하는 굽힘 균열시험이 있다.

상기 굽힘 균열 시험은 가공의 적절성 및 건전성 등을 평가 및 결정하기 위한 시험이다.

굽힘 시험은 지지점과 작용점의 개수에 따라 3점 굽힘 시험과 4점 굽힘시험으로 구분할 수 있으며, 3점 굽힘시험은 지지점이 두개이고, 하중의 작용점이 한개인 경우를 나타낸다.

또한, 4점 굽힘시험은 도 1 에 도시된 바와 같이 2개의 지지점과 2개의 작용점을 갖고 있어 안정적으로 시험이 가능하나, 3점 굽힘시험의 경우, 최대 굽힘 응력이 발생하는 시험편의 정중앙에 작용점을 위치시키는 것이 어려우며, 시험하는 동안 시험편의 움직임이 많아 최대 굽힘 응력이 발생하는 지점이 변하는 문제점을 갖고 있다.

따라서, 최근에는 4점 굽힘시험이 주로 수행되고 있는 실정이다.

도 1 에 도시된 바와 같이 모멘트 선도를 보면, 두개의 작용점 사이에는 동일한 모멘트가 발생하는 것을 알 수 있듯이, 최대 굽힘 응력이 두개의 작용점 사이에서는 일정함을 알 수 있다.

그러나, 도 1에 도시된 전단력 선도를 살펴보면, 하중 작용점 사이에는 전단력이 발생하지 않지만, 지지점과 하중 작용점 사이에는 전단력이 작용함을 알 수 있다.

이러한 전단력은 하중 작용점과 지지점 사이의 어느 지점에서나 동일하게 나타난다.

이러한 문제로 전단력에 취약한 사각 또는 H형 등과 같은 빔 구조물에 있어서 굽힘에 의한 파단 보다는 전단력에 의해 하중 작용점과 지지점 사이에서 전단 파단이 발생하고 있다.

이로 인해 사각 또는 H형 구조물의 굽힘에 의한 탄성 계수 및 굽힘 강도 등을 측정하지 못하는 문제점을 안고 있다.

따라서, 본 고안은 상기와 같은 종래의 문제점을 감안하여 창출된 것으로, 그 목적은 전단력에 취약한 재료에 대해서 탄성 계수 또는 굽힘 강도를 측정하기 위해 수행하는 4점 굽힘 시험에 있어서, 전단력이 작용하는 지지점과 하중 작용점 사이에는 전단력에 강한 확장 지그를 사용하고 전단력이 없고 굽힘 모멘트만 작용하는 두개의 하중 작용점 사이에는 시험편을 두어 시험편이 순수하게 굽힘 모멘트만을 받도록 할 수 있는 보 형태의 굽힘 시험편의 4점 굽힘 시험용 지그를 제공함에 있다.

상기와 같은 본 고안의 목적을 달성하기 위하여, 보 형태의 굽힘 시험편의 4점 굽힘 시험용 지그는, 시험편의 양단에 시험편의 길이 방향으로 연이어져 결합되며, 하중 작용점과 지지점이 위치하는 한 쌍의 확장 지그로 이루어진다.

상기 시험편의 단면형상과 확장 지그의 단면형상이 동일하게 형성된다.

또한, 상기 시험편의 양단이 확장 지그의 단부에 끼워져 고정시킬 수 있게 형성된다.

또한, 시험편의 내부가 비어있는 경우, 지그와 시험편의 외곽 단면의 형상은 동일하나 지그가 시험편의 내부에 삽입이 되어 고정시킬 수 있게 형성된다.

또, 시험편의 내부가 채워진 경우, 상기 시험편의 좌우측에 결합된 한쌍의 확장 지그의 맞닿는 외주면에 클램프로 감싼후, 볼트 및 너트로 결합시킨다.

본 고안의 청구항 1에 기재된 구성에 의하면, 4점 굽힘 시험시 전단력이 취약한 보 형태의 굽힘 시험편을 결합시켜 굽힘 모멘트만을 받도록 고정시켜 시험할 수 있는 효과가 있다.

본 고안의 청구항 2에 기재된 구성에 의하면, 시험편의 단면형상과 확장지그의 단면형상이 동일한 것을 사용하므로 굽힘 모멘트가 정확하게 이루어지도록 할 수 있는 효과가 있다.

본 고안의 청구항 3에 기재된 구성에 의하면, 시험편의 양단이 확장지그의 단부에 간단한 끼움 구조에 의해 결합시킬 수 있는 효과가 있다.

본 고안의 청구항 4에 기재된 구성에 의하면, 결합부분을 클램프 등으로 결합하므로 여러가지 형상의 재료를 결합시켜 4점 굽힘 시험을 용이하게 할 수 있는 효과가 있다.

도 1 은 4점 굽힘 시험시에 시험편의 길이 방향으로 재료가 받는 전단력과 굽힘 모멘트를 나타내는 선도.
도 2 는 본 고안의 보 형태의 굽힘 시험편의 4점 굽힘 시험용 지그를 나타내는 도면.
도 3 은 본 고안의 보 형태의 굽힘 시험편의 4점 굽힘 시험용 지그의 결합된 상태를 나타내는 도면.
도 4 는 본 고안의 보 형태의 굽힘 시험편의 4점 굽힘 시험용 지그의 분해된 상태를 나타내는 도면.
도 5 는 본 고안의 보 형태의 굽힘 시험편의 4점 굽힘 시험용 지그의 결합부위를 일부 나타낸 도면.
도 6 은 본 고안의 보 형태의 굽힘 시험편의 4점 굽힘 시험용 지그의 결합부위의 일부를 나타내는 도면.
도 7 은 본 고안의 보 형태의 굽힘 시험편의 4점 굽힘 시험용 지그의 다른 실시예를 나타내는 도면.
도 8 은 본 고안의 보 형태의 굽힘 시험편의 4점 굽힘 시험용 지그의 또다른 실시예를 나타내는 도면.

상기와 같이 구성된 본 고안의 보 형태의 굽힘 시험편의 4점 굽힘 시험용 지그를 첨부된 도면을 참조하여 하기와 같이 구체적으로 설명한다.

도 2 는 본 고안의 보 형태의 굽힘 시험편의 4점 굽힘 시험용 지그를 나타내는 도면이고, 도 3 은 본 고안의 보 형태의 굽힘 시험편의 4점 굽힘 시험용 지그의 결합된 상태를 나타내는 도면이고, 도 4 는 본 고안의 보 형태의 굽힘 시험편의 4점 굽힘 시험용 지그의 분해된 상태를 나타내는 도면이고, 도 5 는 본 고안의 보 형태의 굽힘 시험편의 4점 굽힘 시험용 지그의 결합부위를 일부 나타낸 도면이고, 도 6 은 본 고안의 보 형태의 굽힘 시험편의 4점 굽힘 시험용 지그의 결합 부위의 일부를 나타내는 도면이다.

본 고안은, 도 3 및 도 4 에 도시된 바와 같이, 4점 굽힘 시험을 하기 위하여 전단력이 취약한 중공(中空)의 시험편(10)의 양 끝단을 일정한 크기로 절단하여 준비한다.

상기와 같이 준비된 시험편(10)의 단면 형상에 맞게 한쌍의 좌우 확장 지 그(20)를 가공한다.

좌우 확장 지그(20)는, 준비된 시험편(10)의 내부에 끼워질 수 있게 가공할 시, 좌우 확장 지그(20)의 외부 크기는 시험편(10)과 동일하게 가공되며, 시험편(10)에 끼워 넣어지는 두께만큼 좌우 확장 지그(20)의 단부를 그만큼 깎아내도록 가공한다.

상기와 같이, 시험편(10)을 중심으로 좌우측에 끼워져 고정되는 좌우 확장 지그(20)의 단부가 가공되면, 도 5에 도시된 바와 같이, 시험편(10)의 길이방향 양단부로 끼워 넣어 수평상태가 되도록 결합시킨다.

이때에 시험편(10)의 좌우측에 위치 고정되는 좌우 확장 지그(20)는 시험편(10)에 비해 전단력이 강한 부재이다.

시험편(10)의 길이와 좌우 확장 지그(20)의 길이는, 도 2 에 도시된 바와 같이, 좌우 확장 지그(20)에 하중 작용점(100)과 지지점(200)이 작용할 수 있도록 그 크기를 결정하면 된다.

상기와 같이 수평 상태로 결합된 좌우 확장 지그(20)와 시험편(10)은, 전단하중이 작용하는 하중 작용점(100)과 지지점(200)의 사이 위치 부분에는 좌우 확장 지그(20)가 놓이도록 위치시킨다.

상기와 같이 좌우 확장 지그(20) 및 시험편(10)이 결합된 수평상태에 하중 작용점(100)과 지지점(200)의 위치가 결정되면, 4점 굽힘 시험시에 발생되는 전단하중을 좌우의 확장 지그(20)가 받아 견디게 된다.

또한, 두개의 하중 작용점(100) 사이에 시험편(10)이 위치되게 놓이면 하중 작용점(100)의 사이에 놓인 시험편(10)에는 전단력이 없어지기 때문에 순수한 굽힘 모멘트만이 받게 된다.

도 5 에 도시된 바와 같이, 좌우 확장 지그(20)를 시험편(10)에 끼워 고정시킨 상태에서 4점 굽힘 시험중, 시험편(10)을 중심으로 좌우측 양단에 끼워져 고정되어 있는 좌우 확장 지그(20)로부터 빠져 이탈하거나 결합 접촉 부위에 응력이 집중되어 파손되는 경우가 발생될 수 있다.

본 실시예에는 기본적으로 좌우 확장 지그(20)를 시험편(10)에 끼워 결합시켜 사용해도 무관하나, 보다 바람직하게는 본 고안에서 제시하고 있는 클램프(40)를 이용하면 결합력을 더욱 높일 수 있어 시험편(10)의 굽힘 모멘트 시험을 안정적으로 실시할 수 있다.

도 4 및 도 6에 도시된 바와 같이, 본 고안의 좌우 확장 지그(20)를 시험편(10)의 양단측에 끼운 상태에서, 서로 결합된 위치의 상하면에 클램프(40)를 덧댄 후에 상기 덧대어진 클램프(40)를 상하부 양측에서 체결부재인 볼트(50) 및 너트(60)를 이용해 좌우 확장 지그(20) 및 시험편(10)이 서로 이탈하지 않도록 조여 고정시킨다.

상기 본 고안에 있어서는, 체결부재로서 볼트(50) 및 너트(60)를 예시하고 있지만, 클램프(40)를 고정시킬 수 있는 수단이면 어느 것이든 상관없이 사용할 수 있음은 물론이다.

이와 같이 좌우 확장 지그(20) 및 시험편(10)의 결합부위를 클램프(40)를 이용해 강하게 체결시키면 4점 굽힘 모멘트 시험시 좌우 확장 지그(20)가 시험편(10)에 끼워진 결합 부위에서 이탈되어 빠지거나 파손되는 경우를 방지할 수 있다.

도 7 은 본 고안의 수평 시험편의 4점 굽힘 시험용 지그의 다른 실시예를 나타내는 도면이다.

도 7 에 도시된 본 고안의 다른 실시예에서는 단면이 원형으로 된 시험편(10)일 경우에는 이와 결합되는 좌우 확장 지그(20)도 동일하게 단면을 원형으로 하고 외경이 같도록 하여 서로 결합시켜 시험을 실시하는 것으로, 전술한 실시예와는 시험편(10)과 좌우 확장 지그(2)의 단면 형상과, 그에 대응하여 결합되는 클램프의 형상만 상이할 뿐, 여타의 구성요소는 동일하기 때문에 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.

도 8 은 본 고안의 수평 시험편의 4점 굽힘 시험용 지그의 또 다른 실시예를 나타내는 도면이다.

본 고안의 또 다른 실시예인 도 8에 도시된 시험편(10)에 있어서는, 시험편(10)의 양단부에 내부측으로 끼워지는 홈을 가공하고, 반대로 좌우 확장 지그(20)의 단부에 상기 시험편(10)의 가공된 홈에 끼워지도록 단부를 깎아 끼워서 사용할 수 있다.

10: 시험편
20: 좌우 확장지그
40: 클램프
50: 볼트
60: 너트

Claims (4)

1. 중공의 시험편의 4점 굽힘 시험용 지그에 있어서,
   시험편(10)의 길이방향 양단부에 수평방향으로 끼워져 고정되며, 하중 작용점과 지지점이 위치하는 한쌍의 좌우 확장지그(20),(20)로 이루어지며,
   상기 한쌍의 좌우 확장지그(20),(20)에는 전단력이 작용하고, 시험편(10)에는 전단력이 작용하지 않고 굽힘 모멘트만 작용하며,
   상기 한쌍의 좌우 확장지그(20),(20)는 시험편(10)보다 전단력에 강한 부재인 것을 특징으로 하는 보 형태의 굽힘 시험편의 4점 굽힘 시험용 지그.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 시험편(10)의 단면형상과 좌우 확장지그(20),(20)의 단면형상이 동일한 것을 특징으로 하는 보 형태의 굽힘 시험편의 4점 굽힘 시험용 지그.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 시험편(10)의 양단이 좌우 확장지그(20),(20)의 단부에 끼워져 고정되는 것을 특징으로 하는 보 형태의 굽힘 시험편의 4점 굽힘 시험용 지그.
4. 제 3 항에 있어서, 상기 시험편(10)의 좌우측에 결합된 한쌍의 좌우 확장지그(20),(20)의 맞닿는 외주면에 클램프(40)로 감싼후, 볼트(50) 및 너트(60)로 결합시킨 것을 특징으로 하는 보 형태의 굽힘 시험편의 4점 굽힘 시험용 지그.

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