KR20110049136A

KR20110049136A - 인장 시험편용 보강 지그

Info

Publication number: KR20110049136A
Application number: KR1020090105999A
Authority: KR
Inventors: 석창성; 허용; 유상수
Original assignee: 성균관대학교산학협력단
Priority date: 2009-11-04
Filing date: 2009-11-04
Publication date: 2011-05-12

Abstract

본 발명은 일정한 곡률로 휘어진 소형 시험 인장 시험편의 곡률에 따른 분포하중을 고르게 작용시킬 수 있도록 고정시켜 파괴 저항에 따른 데이타 값을 정확하게 측정할 수 있도록 고정시킬 수 있는 곡면의 인장 시험편용 보강 지그에 관한 것으로, 양측부로 이동되는 상부 인장부(100a) 및 하부 인장부(100b)와 이에 고정되는 고정핀(102)을 갖는 인장시험기에 장착되어 시험되는 인장 시험편용 보강 지그에 있어서, 절취부(24)를 갖는 인장 시험편(20)과, 상기 인장 시험편(20)의 절취부(24)의 양측부 각각에 천공된 핀홀(22a),(22b)과, 상기 인장 시험편(30)의 바깥 외주 곡선을 따라 맞닿음 접촉되는 동일 곡선면을 갖는 고정 곡선면(35)을 가지며, 상기 핀 홀(22a),(22b)의 위치와 동일선상의 위치에 고정홀(32)이 형성되며, 상기 고정홀(32) 및 핀홀(22a),(22b)에 고정핀(102)이 끼워지는 것을 특징으로 한다.

파괴 저항, 고정핀, 인장시험기, 절취부, 인장 시험편, 핀홀, 곡선면, 지그

Description

인장 시험편용 보강 지그{REINFORCED JIG FOR SPECIMEN FOR TENSILE TEST}

본 발명은 인장 시험편용 보강 지그에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 일정한 곡률로 휘어진 소형 시험 인장 시험편의 곡률에 따른 분포 하중을 고르게 작용시킬 수 있도록 고정시켜 파괴 저항에 따른 데이타 값을 정확하게 측정하는 것이 가능한인장 시험편용 보강 지그에 관한 것이다.

예컨대, 핵물질 누출사고의 위험성에 노출되어 있는 원자력 발전소에서 사용되는 배관 계통의 구조물에 파단전 누설 설계 개념을 적용하기 위해서는 배관 계통 구조물에 대한 파괴 특성치를 구해야만 되나, 현재는 이러한 파괴 특성치를 좀처럼 쉽게 구하지 못하고 있는 실정이다.

배관 계통 구조물에 대한 파괴 특성치를 얻기 위해서는 많은 양의 배관의 확보와 시험 장치 설비구축 등에 많은 비용 및 시간이 소요되기 때문에 실(實)배관의 실증 시험을 수행하는 것이 매우 어려운 실정이다.

따라서, 표준 시험편 시험을 통하여 재료의 파괴 특성치를 구하고, 배관 계통 구조물의 구조 해석을 수행하여 파괴특성을 평가하게 된다. 하지만 표준 시험편의 경우, 기하학적 형상에서 배관의 곡률을 고려하지 하지 하고 있으며, 치수 등 에 따른 구속 효과(constraint effect)에 의해서 파괴 특성이 실제와는 다르게 나타나고 있다.

도 1 및 도 2는 ASTM에서 제시하는 표준 시험편 인 CT 시험편(11)과 SENB(single edge notched bending) 시험편(12)을 나타내고 있다.

도 1 및 도 2 에 도시된 표준 시험편은, 시험편 형상 및 시험 방법이 표준화되어 있다는 장점이 있지만, 배관의 곡률 및 두께로 인한 시험편 제작에 많은 제약이 따르고 있을 뿐만 아니라, 크기 및 형상의 변화로 인해 발생되는 구속 효과의 영향에 대한 보정이 필요한 실정이다.

또한, 도 3 및 도 4 는 실배관 파괴인성 시험편을 나타내는 것으로, 배관의 크기 및 형상이 실제 사용되고 있는 것과 동일한 것을 사용하기 때문에, 구속 효과의 영향에 대한 보정이 필요 없는 장점이 있으나, 3점 굽힘 시험이나 4점 굽힘 시험에 필요한 지그(14),(15)의 가공으로 배관의 곡률에 따른 고려가 어렵고, 파괴인성 시험을 수행하기 위한 시험편(18)의 길이가 보통 3∼6m정도로 길다는 단점이 있다.

따라서, 상기와 같은 시험방법에서는, 배관의 곡률을 고려하여 배관 재료의 파괴 저항을 평가할 수 있는 시험편으로 제시된 휘어진 CT(curved CT) 시험편을 사용하고 있다.

그러나, 표준 시험편의 경우 두께방향으로 휘어져 있지 않아서 균열의 직진성이 확보되고 시험편 두께 방향에 하중이 일정하게 작용하는 반면에, 휘어진 CT 시험편의 경우 두께방향으로 휘어진 형상을 가짐에 따라 수직하중 이외의 두께 방 향의 위치에 따라 달라지는 추가적이 모멘트가 발생되는 것으로, 이러한 모멘트 발생에 의해 좌우측의 균열 진전 정도가 달라지기 때문에 평가되는 파괴 특성치의 신뢰성이 낮아지는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명은 전술한 바의 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 그 목적은 일정한 곡률로 휘어진 소형 시험 인장 시험편의 곡률에 따른 분포 하중을 고르게 작용시킬 수 있도록 고정시켜 파괴 저항에 따른 데이타 값을 정확하고 용이하게 측정하는 것이 가능한 인장 시험편용 보강 지그를 제공함에 있다.

본 발명은 상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 양측부로 이동되는 상부 인장부 및 하부 인장부와 이에 고정되는 고정핀을 갖는 인장시험기에 장착되어 시험되는 인장 시험편용 보강 지그에 있어서, 절취부를 갖는 인장 시험편과, 상기 인장 시험편의 절취부의 양측부 각각에 천공된 핀홀과, 상기 인장 시험편의 바깥 외주 곡선을 따라 맞닿음 접촉되는 동일 곡선면을 갖는 고정 곡선면을 가지며, 상기 핀 홀의 위치와 동일선상의 위치에 고정홀이 형성되며, 상기 고정홀 및 핀홀에 고정핀이 끼워지도록 구성된다.

또한, 상기 보강 지그상에 인장 시험편의 두께방향으로 고정시킬 수 있는 나사홀이 형성된다.

본 발명의 청구항 1 기재의 구성에 의하면, 일정한 곡률로 휘어진 소형 시험 인장 시험편의 곡률에 따른 분포하중을 고르게 작용시킬 수 있도록 고정시켜 파괴저항에 따른 데이타 값을 정확하고 용이하게 측정할 수 있는 효과가 있다.

본 발명의 청구항 2 기재의 구성에 의하면, 지그를 인장 시험편에 나사홀을 형성시켜 나사로 고정시켜, 인장 시험편에 일체화함으로 하나의 시험편이 되도록 하므로써 보다 정확한 측정을 실시할 수 있는 효과가 있다.

이하, 첨부도면을 참조로, 본 발명의 인장 시험편용 보강 지그에 대하여, 구체적으로 설명키로 한다.

도 5는 본 발명의 인장 시험편용 보강 지그가 장착될 인장 시험편을 나타내는 도면이고, 도 6은 본 발명의 인장 시험편용 보강 지그가 인장 시험편에 장착된 상태를 나타내는 도면이고, 도 7은 본 발명의 인장 시험편용 보강 지그가 인장 시험기에 장착된 상태를 나타내는 도면이다.

본 발명은, 도 5에 도시된 바와 같이, 배관 등에서 채취한 일정한 곡률로 휘어진 인장 시험편(20)을 이용해, 곡선방향을 따라 선단(25)을 갖는 절취부(24)를 형성시키고 있다.

상기와 같이 절취부(24)가 형성된 인장 시험편(20)에, 상기 각 절취부(24)가 형성된 양측부에는 각 절취부(24)를 서로 반대 방향으로 당겨 인장시험을 실시할 수 있는 천공된 핀홀(22a),(22b)이 형성되어 있다.

이와 같이 형성된 곡면형상의 인장 시험편(20)에, 곡면 형태에 맞닿음된 상태로 고정시킬 수 있도록, 본 발명은 보강 지그(30)가 형성된다.

상기 본 발명의 보강 지그(30)는 일면 또는 양면을 인장 시험편(20)의 곡선면을 따라 맞닿음되도록 동일한 곡선면을 형성시키고 있다.

본 발명은 인장시험기의 상하의 양 인장부(100a),(100b)에서 당기는 인장력이 수직선상으로 축선상의 중앙 위치에서 당기는 힘과 같이 동일하게 가해지도록 하기 위해 인장 시험편(20)의 휘어진 두께 중심을 맞추도록 보강 지그(30)를 형성시키고 있다.

상기 본 발명의 보강 지그(30)는, 인장 시험편(20)의 곡선면과 동일한 곡선면(35)이 형성되어 있다.

상기 보강 지그(30)에는 인장 시험편(20)에 형성된 핀홀(22a),(22b)과 같이 동일하게 관통되는 고정홀(32)을 형성시키고 있다.

상기 본 발명의 인장 시험편(20)에 있어, 인장시험기에 가해지는 인장력에 의해 발생되는 하중의 중심점의 위치를 살펴 보면, 도 5 에 도시된 바와 같이 곡면을 포함한 두께의 절반의 위치, 즉, 인장 시험편(20)에 도시된 가상선 중 지시된 실제 중심점(B)의 위치가 된다.

상기 인장 시험편(20)에 형성된 절취부(24)의 중심에서 양쪽으로 인장시킬 시에 발생 되는 하중의 위치가 실제 중심점(B)의 위치에서 발생 되게 된다. 따라서, 정확한 인장력이 인장 시험편(20)에 가해지지 않는다. 즉, 인장 시험편(20)중 실제 중심점(B)의 위치와는 다르게, 실제 중심점 위치 두께 보다 곡선면의 바깥측에 위치 표시된 이론 하중 중심점(A)의 위치가 된다.

본 발명에서는 상기의 이론 하중 중심점(A)의 위치에 실제 인장부에 의해 인장시 균등한 힘이 가해지도록 위치를 맞춰 주는 것이 정확한 인장력의 데이타 값을 얻을 수 있다. 즉, 도 5 및 도 6에 도시된 도면에서는 인장 시험편(20)상에서 두 께방향으로 바깥쪽에 위치한 이론 하중 중심점(A)의 위치가 표시되어 있는것으로, 이론적으로 인장 시험편(20)의 두께의 정중앙을 맞춰 인장 실험을 실시하는 것이 바람직하다.

따라서, 본 발명은 보강 지그를 이용해, 상기 인장 시험편(20)의 이론상의 중심점(A) 위치를 맞춘 상태에서 절취부(24)를 중심으로 서로 반대방향으로 인장시킬 시, 인장 시험편(20)의 곡선에 따른 두께를 이론상의 중심점(A)의 위치에 맞춰 고정시킨 상태에서 측정시 오차의 변화를 현저하게 줄일 수 있다.

이는 상기 인장 시험편(20)의 곡선면 때문에 인장 시험편(20)만 가지고서는 도 7에 도시된 인장 시험기의 인장부(100a),(100b)의 길이방향의 정중앙에 인장력이 발생하도록 고정시키지 않으면 시험 인장시에 곡선면의 두께 폭 고정위치가 불안정한 위치에 놓여져 있기 때문에 실제 측정값이 다르게 측정되는 결과가 나타난다.

따라서, 상기 본 발명의 보강 지그(30)를 이용해 인장 시험편(20)을 고정시켜 도 5 에 도시된 절취부(24)의 선단(25)의 위치가 이론상 하중 중심점(A)의 위치에 맞게 위치 고정시키는 것이 바람직하다.

본 발명은 도 6 에 도시된 바와 같이, 상기 인장 시험편(20)의 바깥 곡선면의 일면이 맞닿음된 상태로 겹쳐져 고정되도록, 본 발명의 보강 지그(30)를 덧댄 상태로 고정시킨다.

이와 같이 인장 시험편(20)상에 본 발명의 보강 지그(30)의 일면을 덧대어 맞닿음된 상태로 고정시키게 되면, 상기 인장 시험편(20)상에 형성되어 있는 핀 홀(22a),(22b)과, 보강 지그(30)상에 형성되어 있는 고정홀(32)이 동일한 선상에 맞춰지게 위치 고정된다.

상기와 같이 인장 시험편(20)의 일면에 보강 지그(30)를 겹쳐지게 고정시키므로, 상부 인장부(100a) 및 하부 인장부(100b)에 장착시 보강 지그(30)에 의해 그 위치를 용이하게 조절하여 고정시킬 수 있다.

이와 같이 인장 시험편(20)과 본 발명의 보강 지그(30)를 서로 맞대어 고정시킨 상태에서 도 7에 도시된 바와 같이, 양측으로 인장되도록 이동되는 상부 인장부(100a) 및 하부 인장부(100b)에 고정핀(102)을 끼워서 빠지지 않도록 고정시킨다. 즉, 구체적으로는 상기 인장 시험기의 상부 인장부(100a)의 핀홀(22a)에 고정홀(32)을 갖는 본 발명의 보강 지그(30)을 겹치게 고정하고, 상기 인장시험기의 인장부(100a)의 핀홀(22a) 및 보강 지그(30)의 고정홀(32)에 관통되도록 고정핀(102)을 끼워 빠지지 않도록 고정시킨다.

또한, 인장시험기의 하부 인장부(100b)에는 본 발명의 보강 지그(30)를 상부 인장부(100a)에 고정시킬 시와 동일한 상태로 인장 시험편(20)의 핀홀(22b)에 또다른 고정홀(32)을 갖는 보강 지그(30)를 각각 맞닿음시킨 상태에서 상기 고정핀(102)을 이용해 끼워서 고정시킨다.

이와 같이 인장 시험편(20)을, 본 발명의 곡선면(35)을 갖는 지그(30)를 덧댄 상태에서 고정시키므로, 인장 시험편(20)의 절취부(24)의 선단(25)이 인장시험기의 인장부(100a),(100b)에서 당겨지는 인장력이 가해지는 수직선상으로 인장 시험편(20)의 두께 정중앙에 위치되기 때문에, 도 6 에 도시된 바와 같이 실제 하중 중심점(B)의 위치가 아닌 인장 시험편(20)의 두께 정중앙에 위치하는 이론상 하중 중심점(A)의 위치로 이동시킨 상태에서 인장시험을 실시할 수 있다.

상기 본 발명의 보강 지그(30)를 이용해 인장 시험편(30)을 고정 후, 인장시험기의 상부 인장부(100a) 및 하부 인장부(100b)가 서로 반대방향으로 인장될 시에 서로 곡선의 상태에서 인장되는 불균형한 인장력을 인장부의 수직선상에 맞도록 균형있게 맞추어 주므로 인해 시험 측정치의 오차를 현저하게 줄일 수 있다. 즉, 본 발명의 보강 지그(30)에 의해 인장 시험편(20)의 곡선면 부분을 두께방향에 발생되는 이론 하중 중심점(A)의 위치로 이동시킬 수 있다.

이는 인장 시험편(20)의 곡선진면 만큼 간단하게 구성한 본 발명의 보강 지그(30)를 이용해 덧대어 고정시켜 인장시킬 수 있다.

본 발명의 보강 지그(30)에 의해 인장 시험편(20)에 가해지는 인장력의 하중이 동일하게 적용시킬 수 있으므로 인장 실험시에 발생되는 측정값의 오차 범위가 줄어든다.

또한, 본 발명의 보강 지그(30)에는 두께 방향으로 나사홀(39)을 형성시키고 있어 상기 인장 시험편(20)에 나사 등을 이용해 보강 지그(30)를 일체로 고정시킬 수 있어 곡선면을 갖는 인장 시험편(20)을 일체화시켜 인장 시험편(20)을 이루게 하므로 인장 시험기 등에 장착하여 인장 시험을 수월하게 진행시킬 수 있다.

본 발명에서는 보강 지그(30)를 이용해 인장 시험편(20)의 각각의 핀홀(30a),(30b)에 각각 맞닿음 되게 고정시키는 것만을 설명하고 있지만, 본 발명은 이에 한정하지 않고, 보강 지그(30)를 단일체로 형성시켜 인장 시험편(20)의 핀 홀(30a),(30b)에 맞닿음시켜 고정시킬 수 있음은 물론이다.

도 1 은 종래의 표준 시험편을 나타내는 도면.

도 2 는 종래의 표준 SENB 시험편을 나타내는 도면.

도 3 은 종래의 실배관 파괴인성 시험편을 나타내는 도면.

도 4 는 종래의 또다른 실배관 파괴인성 시험의 시험편을 나타내는 도면.

도 5 는 본 발명의 인장 시험편용 보강 지그가 장착될 인장 시험편을 나타내는 도면.

도 6 은 본 발명의 인장 시험편용 보강 지그가 인장 시험편에 장착된 상태를 나타내는 도면

도 7은 본 발명의 인장 시험편용 보강 지그가 인장 시험기에 장착된 상태를 나타내는 도면.

-도면의 주요부분에 대한 부호의 간단할 설명-

22a,22b: 핀홀

24: 절취부

20: 곡면 인장 시험편

35: 고정 곡선면

32: 고정홀

30: 지그

39: 나사홀

100a: 상부 인장부

100b: 하부 인장부

102: 고정핀

Claims

양측부로 이동되는 상부 인장부(100a) 및 하부 인장부(100b)와 이에 고정되는 고정핀(102)을 갖는 인장시험기에 장착되어 시험되는 인장 시험편용 보강 지그에 있어서,

절취부(24)를 갖는 인장 시험편(20)과, 상기 인장 시험편(20)의 절취부(24)의 양측부 각각에 천공된 핀홀(22a),(22b)과, 상기 인장 시험편(30)의 바깥 외주 곡선을 따라 맞닿음 접촉되는 동일 곡선면을 갖는 고정 곡선면(35)을 가지며, 상기 핀 홀(22a),(22b)의 위치와 동일선상의 위치에 고정홀(32)이 형성되며,

상기 고정홀(32) 및 핀홀(22a),(22b)에 고정핀(102)이 끼워지는 것을 특징으로 하는 곡면 인장 시험편용 보강 지그.
제 1 항에 있어서, 상기 보강 지그(30)상에 인장 시험편(20)의 두께방향으로 고정시킬 수 있는 나사홀(39)이 형성된 것을 특징으로 하는 곡면 인장 시험편용 보강 지그.