KR20070117157A - 용접 구조물의 피로파괴 평가 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 피로파괴 시험기를 이용한 용접 구조물의 피로파괴 평가 방법에 관한 것으로써, 상기 피로파괴 시험기는 베이스 상에 설치되는 고정체상에 고정되는 일정 형상의 용접 구조물과, 상기 용접 구조물에 부착되는 스트레인게이지와, 수직 또는 수평 방향으로 상기 용접 구조물에 하중을 반복적으로 가하기 위한 실린더와, 상기 실린더의 일단에 설치되어 작동하는 실린더의 유격을 측정하는 거리센서와, 상기 실린더의 타단에 설치되어 용접 구조물의 상태를 파악하기 위한 센서와, 상기 센서의 감지에 의해 용접 구조물의 상태를 파악하여 상기 실린더를 제어하고 모니터링 하는 콘트롤러를 포함하여, 상기 고정체를 통하여 수직 방향 또는 수평 방향으로의 직접적인 피로파괴 평가가 가능하고, 파단시에 측정기에 의해 자동으로 데이터 획득이 가능하도록 한다.

피로파괴, 시험편, 응력, 센서, 콘트롤러, 거리센서, 측정기

Description

용접 구조물의 피로파괴 평가 방법{METHOD FOR EVALUATING FATIGUE FAILURE OF WELDING STRUCTURE}

도 1은 본 발명에 따른 수평 방향의 피로물성평가를 위한 장치;

도 2는 본 발명에 따른 도 1의 시험편 고정에 대한 이해도;

도 3은 본 발명에 따른 수직 방향의 피로물성평가를 위한 장치;

도 4는 본 발명에 따른 응력측정센서 및 측정기를 도시한 도면;

도 5는 본 발명에 따른 고정장치를 사용하여 시험편에서 얻은 데이터; 및

도 6은 본 발명에 따른 실물 피로파괴시험 작동 이해도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1: 시험편 2: 베이스

3: 실린더 4: 지지대

5: 이동판 6: (응력측정)센서

7: 연결판 8: 고정체

9: 고정판 10: 핀

11: 상하지지대 12: 상부고정대

21: 스트레인게이지 22: 측정기

23: 데이터 24: 서보벨브

25: 거리센서 26: 콘트롤러

27: 컴퓨터

본 발명은 각종 다양한 형상을 갖는 용접 구조물의 피로 평가 방법에 관한 것으로서, 특히 용접 구조물의 절단 없이 실제 제작된 일정 형상을 갖는 구조물을 직접 평가하기 위한 용접 구조물의 피로파괴 평가 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 기계 및 구조물은 반복응력을 받게 되면 그 재질의 정적강도(Static Strength)보다 상당히 작은 값 이라도 오랫동안 반복되면 파괴에 이르게 되는데 이러한 현상을 피로파괴(Fatigue Failure)라고 한다. 실제 구조물 파괴의 90% 이상은 피로와 관련된 것으로 알려져 있다.

상술한 피로 파괴는 소재의 불순물 또는 결함, Keyway나 축의 단 달림 부위와 같이 단면이 급격히 변하는 곳, 기계가공 시 생기는 흠 등에서 시작된다. 재료의 피로강도를 측정하기 위해서는 시편에 반복하중을 가해주고 파단 시의 반복회전 수를 세어서 결정한다.

그러나 종래에는 용접부의 피로파괴시험을 하기 위해서는 용접구조물을 절단하여 평면으로 만들어 피로시험기에서 시험이 이루어져 단면에 대한 평가는 가능하 였으나, 실제 제작된 구조물에 대한 용접성을 평가 할 수 없는 문제점이 있었다.

상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 용접한 구조물의 번거로운 가공 작업 없이 실제 구조물에 대한 피로 평가를 수행할 수 있는 용접 구조물의 피로파괴 평가 방법을 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 용접 구조물이 받는 반복 하중에 따른 응력변화와 파괴점을 파악하기 위하여 자동으로 모니터링이 가능하며, 파괴시 자동으로 시험이 종료되도록 구성되는 용접 구조물의 피로파괴 평가 방법을 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 특히 'T'형 용접 구조물에 대한 피로파괴 평가 방법을 제공하는데 있다.

상술한 바와 같은 목적을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명은 피로 파괴 시험기를 이용한 용접 구조물의 피로파괴 평가 방법에 있어서, 상기 피로 파괴 시험기는 베이스 상에 설치되는 고정체상에 고정되는 일정 형상의 용접 구조물과 상기 용접 구조물에 부착되는 스트레인게이지와 수직 또는 수평 방향으로 상기 용접 구조물에 하중을 반복적으로 가하기 위한 실린더와 상기 실린더의 일단에 설치되어 작동하는 실린더의 유격을 측정하는 거리센서와 상기 실린더의 타단에 설치되어 용접 구조물의 상태를 파악하기 위한 센서 및 상기 센서의 감지에 의해 용접 구조물의 상태를 파악하여 상기 실린더를 제어하고 모니터링 하는 콘트롤러를 포함하여, 상기 고정체를 통하여 수직 방향 또는 수평 방향으로의 직접적인 피로파괴 평가가 가능하고, 파단시에 측정기에 의해 자동으로 데이터 획득이 가능하도록 함을 특징으로 한다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 하기와 같다. 그러나 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

본 발명을 설명함에 있어 동일한 작용을 하는 구성 요소에 대하여 동일한 부호를 기재하였다.

도 1은 본 발명에 따른 수평 방향의 피로물성평가를 위한 장치이고, 도 2는 본 발명에 따른 도 1의 시험편 고정에 대한 이해도이며, 도 3은 본 발명에 따른 수직 방향의 피로물성평가를 위한 장치이다.

본 발명에 따른 피로시험장비는 시험편을 고정하는 고정부는 피로시험장비의 베이스(2)에 가공된 고정용 홀에 고정판(9)을 안착하고 고정판(9)의 중앙에 고정체(8)를 조립한다. 이 고정체(8)를 기준으로 일측에는 상하지지대(11)를 조립 고정하고, 다른 일측에는 지지대(4)를 조립 고정하고 지지대(4)에는 상하 작동이 가능한 이동판(5)을 조립하여 높이 조절이 가능하도록 한다. 상기 이동판(5)에 실린더(3)를 조립하여 상하 이동이 가능하도록 하며, 실린더(3)의 전면에 센서(6)를 조립하고, 센서(6)의 전면에는 시험편(1)을 고정하는 홈이 있는 연결판(7)을 조립하는 구조로 이루어진다.

시험을 콘트롤하는 제어부는 피로시험을 위한 모든 동작을 제어하는 콘트롤러(26)와 콘트롤러(26)의 제어에 의해 얻어지는 데이터를 볼 수 있도록 하는 컴퓨터(27)와 응력을 측정하는 센서인 스트레인게이지(21)와 게이지에서 얻은 데이터를 계측하는 측정기(22)와 실린더(3)의 작동 거리를 제어하는 거리센서(25)와 실린더(3)의 작동을 위한 유량을 제어하는 서보벨브로 구성된다.

도 4는 본 발명에 따른 응력측정센서 및 측정기를 도시한 도면이고, 도 5는 본 발명에 따른 고정장치를 사용하여 시험편에서 얻은 데이터이며, 도 6은 본 발명에 따른 실물 피로파괴시험 작동 이해도이다.

도 4에 도시된 바와 같이 먼저 시험편(1)에 하중에 의한 응력변화를 측정하기 위한 스트레인게이지(21)를 부착하고 부착된 스트레인게이지(21)는 측정기(22)에 연결하여 응력 변화를 알 수 있도록 하고, 도 1을 이용하여 시험편(1) 고정을 위한 작업을 위하여 스트레인게이지(21)가 부착되어 준비된 시험편(1)의 하부는 고정체(8)에 완전 고정하여 움직임이 없도록 하며, 시험편(1) 상부에 가공된 홀에 연결판(7)을 끼우고 핀(10)으로 고정하고 이동판(5)을 작동하여 실린더(3)와 시험편(1)의 중심을 맞추어 측면시험이 가능하도록 시험준비작업을 완료하고, 상하시험은 도 3에 도시한 바와 같이 측면시험과 동일한 방법으로 시험편(1)의 고정을 하나 실린더(3)의 상부는 상부고정대(12)에 메달아 준비작업을 완료되면,

도 6의 작동 이해도에 도시한 바와 같이 고정체(8)에 고정된 시험편(1)의 피로파괴시험을 위하여 컴퓨터(27)에서 작업자가 원하는 시험조건을 입력하고 시작을 하면 입력된 작업조건에 의하여 콘트롤러(26)에서 동작을 받아 서보벨브(24)를 작 동하여 유압을 제어하면서 실린더(3)를 작동 하며, 작동된 실린더(3)의 움직이는 량은 거리는 거리센서(25)에 의하여 제어하고, 실린더(3)의 전.후진 동작에 의하여 시험편(1)에 가해지는 힘의 변화량은 센서(6)에 의하여 계측되어 콘트롤러(26)를 통하여 컴퓨터(27)에 의하여 보여주며 저장하도록 하고, 실린더(1)의 하중에 따른 시험편(1)의 변화는 시험편(1)에 부착된 스트레인게이지(21)에 의하여 계측되어 측정기(22)에서 알 수 있으면 저장하여 데이터를 볼 수 있도록 작동하며, 계속적인 실린더(3)의 반복적인 하중에 의하여 시험편(1)에 용접된 용접부가 탈락되거나 시험편(1)의 소재부에 크랙이 발생하여 반발력이 떨어지면 콘트롤러(26)에 의하여 실린더(1)의 동작을 멈추어 시험편(1)에 대한 프로파괴시험이 모두 종료 되고 이때까지 진행된 모든 시험결과는 컴퓨터(27)에 저장되어 볼 수 있으며,

도 5는 피로파괴시험에 의하여 얻어진 시험편(1)의 모양과 시험편(1)의 파괴된 모양에 의하여 얻어진 데이터(23)이며, 이 데이터(23)를 통하여 피로파괴에 대한 소재의 결함 및 특성파악과 구조물에 용접된 용접성등의 용접특성을 파악 할 수 있도록 작용하게 된다.

분명히, 청구항들의 범위내에 있으면서 이러한 실시예들을 변형할 수 있는 많은 방식들이 있다. 다시 말하면, 이하 청구항들의 범위를 벗어남 없이 본 발명을 실시할 수 있는 많은 다른 방식들이 있을 수 있는 것이다.

본 발명에 의하면, 용접을 한 구조물을 가공 없이 지그장치에 의해 고정하여 구조물에 대한 용접성과 소재의 특성파악이 가능하며, 스트레인게이지에 의하여 반복하중에 따른 응력변화와 반복하중에 의한 파괴점을 파악하는 등의 효과가 있다.

Claims (2)

1. 피로 파괴 시험기를 이용한 용접 구조물의 피로파괴 평가 방법에 있어서,

   상기 피로 파괴 시험기는,

   베이스 상에 설치되는 고정체상에 고정되는 일정 형상의 용접 구조물과;

   상기 용접 구조물에 부착되는 스트레인게이지와;

   수직 또는 수평 방향으로 상기 용접 구조물에 하중을 반복적으로 가하기 위한 실린더와;

   상기 실린더의 일단에 설치되어 작동하는 실린더의 유격을 측정하는 거리센서와;

   상기 실린더의 타단에 설치되어 용접 구조물의 상태를 파악하기 위한 센서; 및,

   상기 센서의 감지에 의해 용접 구조물의 상태를 파악하여 상기 실린더를 제어하고 모니터링 하는 콘트롤러를 포함하여, 상기 고정체를 통하여 수직 방향 또는 수평 방향으로의 직접적인 피로파괴 평가가 가능하고, 파단시에 측정기에 의해 자동으로 데이터 획득이 가능하도록 함을 특징으로 하는 용접 구조물의 피로파괴 평가 방법.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 용접 구조물은 'T'형임을 특징으로 하는 용접 구조물의 피로파괴 평가 방법.

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