KR20110067475A - Apparatus for determining residual stress and method for determining residual stress under variable load - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A residual stress measurement system under varying load and a measurement method thereof are provided to measure the residual stress of a test piece by applying load to a test piece and keeping the load. CONSTITUTION: A residual stress measurement system under varying load includes a load applying unit(100) and measures the residual stress of a test piece by load. The load applying unit includes a frame(110), a fixing unit(120) installed to the frame to fix two ends of a test piece, and a load applying unit(140) connected to the fixing unit to apply load to the test piece quantitatively and by stages and to maintain the applied load.

Description

변화하중 작용하에서 잔류응력 측정장치 및 그 측정방법{Apparatus for determining residual stress and Method for determining residual stress under variable load}Apparatus for determining residual stress and method for determining residual stress under variable load}

본 발명은 변화하중 작용하에서 잔류응력 측정장치 및 그 측정방법으로서, 시험편에 하중을 정량적이고 단계적으로 인가하면서 인가된 상기 하중을 유지시키도록 하여, 인가되어 유지되는 상기 하중으로 인한 시험편의 잔류응력을 측정할 수 있는 잔류응력 측정장치 및 그 측정방법에 관한 것이다.The present invention relates to a residual stress measuring apparatus and a measuring method thereof under a varying load action, to maintain the applied load while quantitatively and stepwise applying a load to a test piece, thereby maintaining the residual stress of the test piece due to the applied load. The present invention relates to a residual stress measuring device capable of measuring and a measuring method thereof.

일반적으로, 용접에 의해 용접 이음부가 국부적으로 가열 냉각의 열 이력을 받으면 불균일한 열변의 분포와 고온시의 소성변형 및 용접 금속의 수축 등에 의해 응력이 발생하며 용접 후 피 용접물이 완전히 실온까지 냉각된 후에도 응력이 잔류한다.In general, when a weld joint receives a heat history of heat-cooling locally by welding, stress is generated due to uneven distribution of heat deflection, plastic deformation at high temperature, shrinkage of the weld metal, and the like. The stress remains afterwards.

이와 같이 열 이력 과정에서 발생되는 응력을 용접응력이라고 하며, 특히 이음부가 완전히 냉각한 후에도 잔류하는 응력을 용접잔류응력이라 한다.As such, the stress generated during the thermal hysteresis process is called a welding stress, and the stress remaining after the joint is completely cooled is called a welding residual stress.

용접에 의해 발생되는 잔류응력은 용접구조물의 제작에 있어서 각종 장애요인이 될 뿐 아니라, 구조물의 사용 중에 있어서도 때때로 파괴의 발생과 전파에 직접 또는 간접으로 악영향을 미친다는 것이 이미 알려져 있다.It is already known that residual stresses generated by welding not only pose various obstacles in the fabrication of welded structures, but also sometimes directly or indirectly adversely affect the occurrence and propagation of fractures during the use of the structure.

또한 용접 잔류응력은 용접 구조물의 좌굴 강도에 영향을 주며 취성 크랙의 진전을 조장한다.The weld residual stress also affects the buckling strength of the welded structure and promotes brittle crack propagation.

또한 용접은 구조물에 있어서 물리적이고 재질적인 불연속성을 생성시키기 때문에 용접특성은 모재와 용접부 사이의 물성 값의 차이로서 나타나며, 용접부는 순수 모재에 비하여 많은 결합을 발생시킨다.In addition, since welding generates physical and material discontinuities in the structure, the welding property is represented as a difference in the property values between the base material and the weld part, and the weld part generates more bonds than the pure base material.

용접 구조물이 최근처럼 대형화하지 않던 시대에는 구조물을 열처리로 속에서 후열처리 함으로써 용접잔류응력을 제거할 수 있었지만, 오늘날에 있어서는 용접구조물이 대형화, 복잡, 복합화 되어감에 따라서 생산 현장에서뿐만 아니라 실제적인 기술적 입장에서 중대한 문제가 되어 가고 있다.In the times when welded structures did not become large as in recent years, it was possible to remove residual weld stress by post-heating the structure in a heat treatment furnace. It is becoming a serious problem from the standpoint.

잔류응력이 기기/부품의 성능에 미치는 영향에 대한 정확한 예측과 효율적 응용을 위해서는 잔류응력을 정량적으로 정확히 그리고 부품 전체에 걸쳐 현장에서 신속히 측정할 수 있는 방법이 절실히 요구되어 지고 있다.Accurate prediction of the effect of residual stress on the performance of equipment / parts and the efficient application of them are urgently needed to measure residual stress quantitatively and quickly throughout the field.

하지만 유한요소법을 이용한 전산해석적인 방법은 적합한 경계조건, 재료의 물성, 형상, 치수, 하중조건, 가동 환경, 열 이력, 가공이력 등 검증할 수 있는 정확한 실험적 자료 입력 미비와 복잡한 해석의 절차 때문에 해석적 적용 방법은 간 접적이며 매우 제한적이며, 따라서 예측된 잔류응력의 값들이 부정확하게 되는 한계점이 있다.However, the computational method using the finite element method is due to the lack of accurate experimental data inputs and complex analysis procedures that can be verified such as suitable boundary conditions, material properties, shapes, dimensions, load conditions, operating environment, thermal history, and processing history. Application methods are indirect and very limited, and therefore have the limitation that the predicted residual stress values are inaccurate.

그러나, 기존의 잔류응력 측정기를 통해 이미 잔류응력이 결정된 부재(시험편, 부품)나 기기 또는 정하중을 받고 있는 상태의 고정된 구조물의 잔류응력 값을 측정하였다.However, the residual stress values of the members (test specimens, parts), instruments, or fixed structures under static load, which had already been determined, were measured by the existing residual stress gauge.

상술한 바와 같은 측정기 및 그 측정방법으로는, 하나의 시험편으로 변화하중에 대한 잔류응력을 측정할 수 없으며, 측정된 그 시험편에 대한 잔류응력 값을 정량적으로 검증할 수 없는 한계점이 있다.With the above-described measuring instrument and its measuring method, there is a limitation in that residual stress cannot be measured with a change load in one test piece, and the residual stress value for the measured test piece cannot be quantitatively verified.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 시험편에 하중을 정량적이고 단계적으로 인가하면서 인가된 상기 하중을 유지시키도록 하여, 인가되어 유지되는 상기 하중으로 인한 시험편의 잔류응력을 측정할 수 있는 변화하중 작용하에서 잔류응력 측정장치 및 그 측정방법을 제공하는 데에 그 목적이 있다.The present invention has been made to solve the above problems, to maintain the applied load while applying the load to the test piece quantitatively and stepwise, to measure the residual stress of the test piece due to the applied load is maintained It is an object of the present invention to provide an apparatus for measuring residual stress and a method of measuring the same under varying loads.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 변화하중 작용하에서 잔류응력 측정장치는, 시험편에 하중을 정량적이고 단계적으로 인가하면서 인가된 상기 하중을 유지시키도록 구성되며, 인가되어 유지되는 상기 하중으로 인한 상기 시험편의 잔류응력을 측정한다.In order to achieve the above object, the residual stress measuring device under the varying load action of the present invention is configured to maintain the applied load while applying the load to the test piece quantitatively and stepwise, Measure the residual stress of the test piece.

여기에서, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 잔류응력 측정장치는, 프레임; 상기 프레임에 설치되어 시험편의 양단을 고정하는 고정부; 및 상기 고정부에 연결되어 상기 시험편에 하중을 정량적이고 단계적으로 인가하면서 인가된 상기 하중을 유지시키는 하중인가부;를 구비하는 하중인가 유니트를 포함하며, 인가되어 유지되는 상기 하중으로 인한 상기 시험편의 잔류응력을 측정한다.Here, the residual stress measuring apparatus according to a preferred embodiment of the present invention, the frame; A fixing part installed on the frame to fix both ends of the test piece; And a load applying unit connected to the fixed part to maintain the applied load while applying the load to the test piece quantitatively and stepwise, wherein the load applying unit includes the load applying unit. Measure the residual stress.

이때, 상기 고정부는, 상기 프레임의 일측에 고정설치되어, 상기 시험편의 일단을 고정하는 그립부재; 및 상기 프레임의 타측에 설치되며, 상기 시험편의 타단을 고정하는 그립부위가 단부에 구성된 피스톤부재;를 포함하는 것이 바람직하다.At this time, the fixing unit, the grip member is fixed to one side of the frame, fixing one end of the test piece; And a piston member installed at the other side of the frame and configured to grip the other end of the test piece at an end thereof.

아울러, 상기 시험편의 양단은 각각 갈고리 형상을 지니며, 상기 그립부재 및 피스톤부재에서 상기 시험편에 대한 그립부위에는, 갈고리 형상의 상기 시험편의 양단에 끼워져서 걸려지도록, 돌출된 돌기가 각각 형성된 것이 바람직하다.In addition, each end of the test piece has a hook shape, and each of the protruding protrusions are formed on the grip portion of the test piece in the grip member and the piston member so as to be hooked to both ends of the hook-shaped test piece. Do.

또한, 상기 하중인가부는, 상기 피스톤부재가 내부에서 양방향 구동되는 복동식 유압실린더; 및 상기 복동식 유압실린더에 상기 유압을 공급하는 유압펌프;를 포함하는 것이 바람직하다.The load applying unit may include a double-acting hydraulic cylinder in which the piston member is bidirectionally driven therein; And a hydraulic pump for supplying the hydraulic pressure to the double-acting hydraulic cylinder.

그리고, 상기 복동식 유압실린더와 유압펌프는 연결라인에 의해 연결되어, 상기 유압펌프의 유압이 상기 연결라인을 통해 상기 복동식 유압실린더로 공급되며, 상기 연결라인에는 상기 유압의 흐름을 조절하는 조절밸브가 구성되는 것이 바람직하다.And, the double-acting hydraulic cylinder and the hydraulic pump is connected by a connection line, the hydraulic pressure of the hydraulic pump is supplied to the double-acting hydraulic cylinder through the connection line, the connection line to adjust the flow of the hydraulic pressure It is preferred that the valve be configured.

한편, 본 발명은 상기 시험편에 인가된 하중을 측정하도록, 상기 그립부재가 연결되어 상기 프레임에 설치된 로드셀;을 더 포함할 수 있다.On the other hand, the present invention may further include a load cell connected to the grip member is installed in the frame to measure the load applied to the test piece.

나아가, 본 발명은 상기 로드셀에 의해 측정된 상기 시험편의 하중을 디스플레이하도록, 상기 로드셀에 전기적으로 연계된 인디케이터;를 더 포함하는 것이 바 람직하다.Furthermore, the present invention preferably further includes an indicator electrically connected to the load cell to display the load of the test piece measured by the load cell.

본 발명의 바람직한 다른 실시예로서, 시험편에 하중을 정량적이고 단계적으로 인가하면서 인가된 상기 하중을 유지시키도록 구성되는 하중인가 유니트; 및 인가되어 유지되는 상기 하중으로 인한 상기 시험편의 잔류응력을 엑스레이 디프렉션 방식으로 측정하는 엑스레이 회절 유니트;를 포함하는 잔류응력 측정장치가 제공된다.In another preferred embodiment of the present invention, there is provided a load application unit configured to maintain the applied load while quantitatively and stepwise applying a load to a test piece; And an X-ray diffraction unit for measuring the residual stress of the test piece due to the applied and held load by an X-ray deflection method.

여기에서, 상기 엑스레이 회절 유니트는, 상기 시험편에 엑스레이 빔을 조사하는 조사부; 상기 조사부로부터 조사되어 상기 시험편을 반사회절한 상기 엑스레이 빔을 받아서 데이터를 생성하는 검출부; 및 상기 검출부에 의해 생성된 상기 데이터에 의해 상기 시험편의 잔류응력을 결정하는 제어부;를 포함하며, 상기 시험편은 상기 조사부와 검출부 사이에 배치되어 상기 엑스레이 빔이 조사되어 반사회절되는 것이 바람직하다.Here, the x-ray diffraction unit, the irradiation unit for irradiating the X-ray beam to the test piece; A detector for generating data by receiving the X-ray beam that is irradiated by the irradiation unit and reflects the test piece; And a control unit for determining the residual stress of the test piece based on the data generated by the detection unit, wherein the test piece is disposed between the irradiation unit and the detection unit to irradiate and reflect the X-ray beam.

또한, 상기 하중인가 유니트는, 프레임; 상기 프레임에 설치되어 시험편의 양단을 고정하는 고정부; 및 상기 고정부에 연결되어 상기 시험편에 하중을 정량적이고 단계적으로 인가하면서 인가된 상기 하중을 유지시키는 하중인가부;를 포함하는 것이 바람직하다.In addition, the load application unit, the frame; A fixing part installed on the frame to fix both ends of the test piece; And a load applying unit connected to the fixed unit to maintain the applied load while applying the load to the test piece quantitatively and stepwise.

이때, 상기 고정부는, 상기 프레임의 일측에 고정설치되어, 상기 시험편의 일단을 고정하는 그립부재; 및 상기 프레임의 타측에 설치되며, 상기 시험편의 타단을 고정하는 그립부위가 단부에 구성된 피스톤부재;를 포함하는 것이 바람직하다.At this time, the fixing unit, the grip member is fixed to one side of the frame, fixing one end of the test piece; And a piston member installed at the other side of the frame and configured to grip the other end of the test piece at an end thereof.

아울러, 상기 시험편의 양단은 각각 갈고리 형상을 지니며, 상기 그립부재 및 피스톤부재에서 상기 시험편에 대한 그립부위에는, 갈고리 형상의 상기 시험편의 양단에 끼워져서 걸려지도록, 돌출된 돌기가 각각 형성된 것이 바람직하다.In addition, each end of the test piece has a hook shape, and each of the protruding protrusions are formed on the grip portion of the test piece in the grip member and the piston member so as to be hooked to both ends of the hook-shaped test piece. Do.

또한, 상기 하중인가부는, 상기 피스톤부재가 내부에서 양방향 구동되는 복동식 유압실린더; 및 상기 복동식 유압실린더에 상기 유압을 공급하는 유압펌프;를 포함하는 것이 바람직하다.The load applying unit may include a double-acting hydraulic cylinder in which the piston member is bidirectionally driven therein; And a hydraulic pump for supplying the hydraulic pressure to the double-acting hydraulic cylinder.

그리고, 상기 복동식 유압실린더와 유압펌프는 연결라인에 의해 연결되어, 상기 유압펌프의 유압이 상기 연결라인을 통해 상기 복동식 유압실린더로 공급되며, 상기 연결라인에는 상기 유압의 흐름을 조절하는 조절밸브가 구성되는 것이 바람직하다.And, the double-acting hydraulic cylinder and the hydraulic pump is connected by a connection line, the hydraulic pressure of the hydraulic pump is supplied to the double-acting hydraulic cylinder through the connection line, the connection line to adjust the flow of the hydraulic pressure It is preferred that the valve be configured.

한편, 본 발명은 상기 시험편에 인가된 하중을 측정하도록, 상기 그립부재가 연결되어 상기 프레임에 설치된 로드셀;을 더 포함할 수 있다.On the other hand, the present invention may further include a load cell connected to the grip member is installed in the frame to measure the load applied to the test piece.

나아가, 본 발명은 상기 로드셀에 의해 측정된 상기 시험편의 하중을 디스플레이하도록, 상기 로드셀에 전기적으로 연계된 인디케이터;를 더 포함하는 것이 바 람직하다.Furthermore, the present invention preferably further includes an indicator electrically connected to the load cell to display the load of the test piece measured by the load cell.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 시험편을 고정하는 단계; 상기 시험편에 하중을 정량적이고 단계적으로 인가하여 유지시키는 단계; 및 인가되어 유지되는 상기 하중으로 인한 상기 시험편의 잔류응력을 측정하는 단계;를 포함하는 변화하중 작용하에서 잔류응력 측정방법이 제공된다.According to another aspect of the invention, the step of fixing the test piece; Quantitatively and stepwise applying and maintaining a load on the test piece; And measuring the residual stress of the test piece due to the load being applied and maintained.

본 발명에 따른 변화하중 작용하에서 잔류응력 측정장치 및 그 측정방법은, 시험편에 하중을 정량적이고 단계적으로 인가하면서 인가된 상기 하중을 유지시키도록 하여, 인가되어 유지되는 상기 하중으로 인한 시험편의 잔류응력을 측정할 수 있으며, 나아가 외부환경조건에서 하중이나 응력 상태에서의 기기나 부품의 잔류응력 값을 정량적으로 예측할 수 있는 효과를 가진다.Residual stress measuring device and its measuring method under the action of the variable load according to the present invention, to maintain the applied load while applying the load to the test piece quantitatively and stepwise, the residual stress of the test piece due to the applied load is maintained In addition, it has the effect of quantitatively predicting the residual stress value of equipment or components under load or stress under external environmental conditions.

도 1은 본 발명에서 사용되는 시험편을 나타낸 사시도이고, 도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 잔류응력 측정장치에서 하중인가 유니트를 나타낸 사시도이다.1 is a perspective view showing a test piece used in the present invention, Figure 2 is a perspective view showing a load application unit in the residual stress measuring apparatus according to a preferred embodiment of the present invention.

도면을 참조하면, 본 발명의 잔류응력 측정장치는 시험편(10)에 하중을 정량적이고 단계적으로 인가하면서 인가된 상기 하중을 유지시키도록 하며, 인가되어 유지되는 상기 하중으로 인한 상기 시험편(10)의 잔류응력을 측정하도록 구성된다.Referring to the drawings, the residual stress measuring apparatus of the present invention is to maintain the applied load while applying the load to the test piece 10 quantitatively and stepwise, and of the test piece 10 due to the applied load is maintained It is configured to measure residual stress.

이와 같은 잔류응력 측정장치를 구체적으로 살펴보면, 시험편(10)에 하중을 정량적이고 단계적으로 인가하고 유지시키는 하중인가 유니트(100)와, 상기 하중인가 유니트(100)에 의해 인가되어 유지되는 하중에 의해 시험편(10)에 발생된 잔류응력을 측정하는 엑스레이 회절 유니트를 포함한다.Looking specifically at such a residual stress measuring device, by the load applied unit 100 for applying and maintaining the load quantitatively and stepwise to the test piece 10, and by the load applied and maintained by the load applying unit 100 It includes an x-ray diffraction unit for measuring the residual stress generated in the test piece (10).

상기 하중인가 유니트(100)는 프레임(110), 상기 프레임(110)에 설치되어 시험편(10)의 양단을 고정하는 고정부(120), 및 상기 시험편(10)에 하중을 인가하는 하중인가부(140)를 구비한다.The load applying unit 100 is installed in the frame 110, the frame 110, the fixing part 120 for fixing both ends of the test piece 10, and the load applying unit for applying a load to the test piece 10 140.

이때, 상기 프레임(110)은 전체적으로 크게 하부(112)와 측부(114) 및 상부(116)로 이루어진다.In this case, the frame 110 is generally composed of a lower 112, a side 114 and an upper portion 116 as a whole.

상기 하부(112)는 바닥에 안정하게 배치되도록 적정넓이의 판재형상을 취한다.The lower portion 112 has a plate shape of a suitable width so as to be stably disposed on the floor.

또한, 측부(114)는 하부(112)로부터 상측으로 연장되거나, 하부(112)에 체결되어 상측으로 배치되며, 이때 후술하는 엑스레이 회절 유니트(200)에 의한 엑스레이 빔이 통과하도록 두 개로 나뉘는 구조를 이룬다.In addition, the side portion 114 extends upwardly from the lower portion 112, or is fastened to the lower portion 112 and disposed upward, wherein the X-ray beam by the X-ray diffraction unit 200 to be described later divided into two structures Achieve.

아울러, 상기 상부(116)는 측부(114)로부터 수직방향으로 연장되거나, 측부(114)에 체결되어 수직으로 배치되도록 구성된다.In addition, the upper portion 116 extends in the vertical direction from the side portion 114, or is configured to be vertically fastened to the side portion 114.

물론, 상기 프레임(110)의 형상 및 구조는 하중인가 유니트(100)의 구성요소들이 적정하게 배치되어 설치되도록 구성되면 될 뿐, 본 발명에 의해 한정되지 않는다.Of course, the shape and structure of the frame 110 only need to be configured so that the components of the load application unit 100 is properly disposed and is not limited by the present invention.

또한, 상기 고정부(120)는 프레임(110)에 설치되어 시험편(10)의 양단을 고정하도록 구성되는데, 그 구성요소로서 그립부재(122)와 피스톤부재(124)를 구비한다.In addition, the fixing part 120 is installed to the frame 110 to be configured to fix both ends of the test piece 10, the component is provided with a grip member 122 and the piston member 124.

이때, 상기 그립부재(122)는 프레임(110)의 일측에 고정설치되어, 시험편(10)의 일단을 고정한다.At this time, the grip member 122 is fixed to one side of the frame 110, to fix one end of the test piece (10).

상기 피스톤부재(124)는 프레임(110)의 타측에 설치되어, 상기 시험편(10)의 타단을 고정하는 그립부위가 단부에 구성된다.The piston member 124 is installed on the other side of the frame 110, the grip portion for fixing the other end of the test piece 10 is configured at the end.

이와 같은 피스톤부재(124)는 후술하는 복동식 유압실린더(144) 내부에 장착되어 상하운동 가능한 구조를 지니는데, 이에 의해 시험편(10)은 하중의 인가, 즉 인장, 압축, 및 굽힘 하중을 받게 된다.The piston member 124 is mounted inside the double-acting hydraulic cylinder 144 to be described later has a structure capable of vertical movement, thereby the test piece 10 is subjected to the application of load, that is, tension, compression, and bending load do.

한편, 상기 시험편(10)의 양단은 걸림홀(10a)이나 걸림홈(10b)이 형성된다.On the other hand, both ends of the test piece 10 is formed with a locking hole (10a) or a locking groove (10b).

시험편은, 도 1에 도시된 바와 같이, 예를 들어 판재시험편, 봉상시험편 등이 이용될 수 있다. 이러한 시험편은 일정규격에 따른 것으로서 응력을 받는 부위가 정형화되는 구조를 이룬다.As the test piece, as shown in FIG. 1, for example, a plate test piece, a rod test piece, or the like may be used. These specimens conform to a standard and form a structure in which the stressed site is shaped.

이때, 판재시험편(10)에는 걸림홀(10a)이 형성되고, 봉상시험편(10)에는 걸 림홈(10b)이 형성되는 것이 바람직하다.At this time, it is preferable that the engaging hole (10a) is formed in the plate test piece 10, the engaging groove (10b) is formed in the rod-shaped test piece (10).

아울러, 상기 그립부재(122) 및 피스톤부재(124)에서 시험편(10)에 대한 그립부위에는 상기 시험편(10)의 양단이 인입되도록 인입홈(122a)(124a)이 각각 형성된다.In addition, in the grip portion 122 and the piston member 124 in the grip portion for the test piece 10, the inlet grooves 122a and 124a are formed so that both ends of the test piece 10 are drawn in, respectively.

상기 그립부재(122) 및 피스톤부재(124)에는, 상기 시험편(10)의 걸림홀(10a)이나 걸림홈(10b)에 끼워져서 걸려지도록, 상기 시험편(10)에 대해 수직방향으로 상기 인입홈(122a)(124a)에 배치된 걸림로드(123)가 장착된다.The gripping member 122 and the piston member 124 are inserted into the locking hole 10a or the locking groove 10b of the test piece 10 so that the grip member 122 and the piston member 124 are caught in the direction perpendicular to the test piece 10. The engaging rod 123 disposed at the 122a and 124a is mounted.

상기 하중인가부(140)는 고정부(120)에 연결되어 시험편(10)에 하중을 정량적이고 단계적으로 인가하면서 인가된 하중을 유지시키도록 구성된다.The load applying unit 140 is connected to the fixing unit 120 is configured to maintain the applied load while applying the load to the test piece 10 quantitatively and stepwise.

상기 하중인가부(140)는 피스톤부재(124)가 내부에서 유압에 의해 유압에 의해 양방향 구동되는 복동식 유압실린더(144)와, 복동식 유압실린더(144)에 유압을 공급하는 유압펌프(146)를 포함한다.The load applying unit 140 is a double-acting hydraulic cylinder 144, the piston member 124 is driven in both directions by the hydraulic pressure by the hydraulic pressure therein, and a hydraulic pump 146 for supplying hydraulic pressure to the double-acting hydraulic cylinder 144. ).

여기에서, 복동식 유압실린더(144)는 프레임의 하부(112) 상에 배치되며, 내부에서 피스톤부재(124)의 양측으로 압유가 출입됨는 구조를 가짐에 따라, 피스톤부재(124)를 상하 양방향으로 구동시킬 수 있다.Here, the double-acting hydraulic cylinder 144 is disposed on the lower portion 112 of the frame, and has a structure that the pressure oil flows in and out of both sides of the piston member 124 therein, the piston member 124 in both directions up and down Can be driven.

이를 통해, 피스톤부재(124)가 일단이 그립부재(122)에 고정된 시험편(10)을 잡아당기거나 미는 동작을 구현함으로써, 시험편(10)에 인장, 압축, 및 굽힘 하중을 인가할 수 있다.Through this, the piston member 124 implements an operation of pulling or pushing the test piece 10 having one end fixed to the grip member 122, thereby applying tension, compression, and bending loads to the test piece 10. .

한편, 상기 복동식 유압실린더(144)와 유압펌프(146)는 연결라인(145)에 의해 연결되어, 유압펌프(146)의 유압이 연결라인(145)을 통해 복동식 유압실린더(144)로 공급되도록 구성된다.On the other hand, the double-acting hydraulic cylinder 144 and the hydraulic pump 146 is connected by the connection line 145, the hydraulic pressure of the hydraulic pump 146 to the double-acting hydraulic cylinder 144 through the connection line 145. Configured to be supplied.

이때, 상기 연결라인(145)에는 유압의 흐름을 조절하는 조절밸브(145a)가 구성된다.At this time, the connection line 145 is configured with a control valve 145a for adjusting the flow of hydraulic pressure.

또한, 도면에 도시된 유압펌프(146)에 구성된 가압로드(146a)는 사용자가 직접 힘을 가함에 따라 유압펌프(146)가 펌핑되도록 한다.In addition, the pressure rod 146a configured in the hydraulic pump 146 shown in the drawing allows the hydraulic pump 146 to be pumped as a user directly applies a force.

그리고, 본 발명은 상기 시험편(10)에 인가된 하중을 측정하도록, 상기 그립부재(122)가 연결되며 프레임(110)에 설치된 로드셀(160)을 더 포함한다.In addition, the present invention further includes a load cell 160 connected to the grip member 122 and installed on the frame 110 to measure the load applied to the test piece 10.

여기에서, 상기 로드셀(160)은 압력게이지의 역할을 함으로써, 시험편(10)에 인가되는 하중을 측정한다.Here, the load cell 160 serves as a pressure gauge to measure the load applied to the test piece 10.

이에 더하여, 본 발명은 상기 로드셀(160)에 의해 측정된 시험편(10)의 하중을 디스플레이하도록, 로드셀(160)에 전기적으로 연계된 인디케이터(180)를 더 포함할 수 있다.In addition, the present invention may further include an indicator 180 electrically connected to the load cell 160 to display the load of the test piece 10 measured by the load cell 160.

이때, 상기 로드셀(160)은 프레임의 상부(116) 하면에 설치되고, 인디케이터(180)는 프레임의 상부(116) 상면에 장착된다.In this case, the load cell 160 is installed on the lower surface of the upper portion 116 of the frame, and the indicator 180 is mounted on the upper surface of the upper portion 116 of the frame.

도 3은 도 2의 하중인가 유니트에 의해 하중인 인가된 시험편이 엑스레이 회절 유니트에 의해 상기 엑스레이 빔이 조사되는 것을 나타낸 사시도이다.FIG. 3 is a perspective view showing that the X-ray beam is irradiated by an X-ray diffraction unit to an applied test piece loaded by the load applying unit of FIG. 2.

도면을 참조하면, 상술한 같이 구성되는 하중인가 유니트(100)에 의해 하중이 인가된 시험편(10)의 잔류응력 측정을 위해, 엑스레이 회절 유니트(200)로 상기 시험편(10)에 엑스레이 빔을 조사한다.Referring to the drawings, in order to measure the residual stress of the test piece 10 applied by the load applying unit 100 configured as described above, the X-ray diffraction unit 200 irradiates the X-ray beam to the test piece 10 do.

상기 엑스레이 회절 유니트(200)는, 인가되어 유지되는 상기 하중으로 인한 상기 시험편(10)의 잔류응력을 엑스레이 디프렉션 방식으로 측정한다.The X-ray diffraction unit 200 measures the residual stress of the test piece 10 due to the load applied and maintained by the X-ray deflection method.

이와 같은 엑스레이 회절 유니트(200)는, 엑스레이 빔을 조사하는 조사부(220)와 검출하는 검출부(240), 및 제어부(미도시)를 구비한다.The X-ray diffraction unit 200 includes an irradiation unit 220 for irradiating an X-ray beam, a detection unit 240 for detecting it, and a controller (not shown).

상기 조사부(220)는 시험편(10)에 엑스레이 빔을 조사하는 역할을 하며, 상기 검출부(240)는 조사부(220)로부터 조사되어 시험편(10)을 반사회절한 엑스레이 빔을 받아서 데이터를 생성하고, 상기 제어부(미도시)는 검출부(240)에 의해 생성된 데이터에 의해 시험편(10)의 잔류응력을 결정한다.The irradiation unit 220 serves to irradiate the X-ray beam to the test piece 10, the detection unit 240 is irradiated from the irradiation unit 220 receives the X-ray beam reflecting the test piece 10 to generate data, The controller (not shown) determines the residual stress of the test piece 10 based on the data generated by the detector 240.

여기에서 시험편(10)이 인가된 하중을 유지한 상태에서 엑스레이 빔을 조사받기 위한 적정한 위치에 오기 위해서는, 시험편(10)에 하중을 인가 및 유지시키고 있는 상태의 하중인가 유니트(100)를 엑스레이 회절 유니트(200)로 위치이동시킨다.X-ray diffraction of the load application unit 100 in a state where a load is applied to and maintained on the test piece 10 in order to come to an appropriate position for irradiating the X-ray beam while the test piece 10 maintains the applied load. The position is moved to the unit 200.

다시 말해, 상기 시험편(10)이 조사부(220)와 검출부(240) 사이에 배치되어 엑스레이 빔이 조사되어 반사회절되도록, 하중인가 유니트(100)를 배치한다.In other words, the load application unit 100 is disposed such that the test piece 10 is disposed between the irradiation unit 220 and the detection unit 240 so that the X-ray beam is reflected and diffracted.

물론, 상기 하중인가 유니트(100)는 도면에서와 같이 분리되어 구성될 수 있 고, 엑스레이 회절 유니트(200)에 일체형으로 구성될 수도 있다. 이에 대해서는 본 발명에 의해 한정되지 않는다.Of course, the load application unit 100 may be separated as shown in the figure, it may be configured integrally with the X-ray diffraction unit 200. This is not limited by the present invention.

본 발명의 다른 측면에 따른 잔류응력 측정방법은, 시험편(10)을 고정하는 단계, 상기 시험편(10)에 하중을 인가하여 유지시키는 단계, 및 인가되어 유지되는 상기 하중으로 인한 상기 시험편(10)의 잔류응력을 측정하는 단계를 포함한다.Residual stress measuring method according to another aspect of the present invention, the step of fixing the test piece 10, the step of applying and maintaining a load on the test piece 10, and the test piece 10 due to the applied load is maintained The step of measuring the residual stress of the.

이때, 상기 잔류응력을 측정하기 위해서는 인가된 하중을 유지시키는 것을 중요하며, 이를 위해 상술한 잔류응력 측정장치가 활용될 수 있음은 물론이다.In this case, in order to measure the residual stress, it is important to maintain an applied load, and for this, the above-described residual stress measuring apparatus may be utilized.

결과적으로, 본 발명에서의 잔류응력 측정장치 및 그 측정방법에 의해, 외부환경조건에서 하중이나 응력 상태에서의 기기나 부품의 잔류응력 값을 정량적으로 예측할 수 있다.As a result, the residual stress measuring apparatus and measuring method thereof according to the present invention can quantitatively predict the residual stress value of the device or component under load or stress under external environmental conditions.

이와 같은 실험적인 방법을 통해 잔류응력 측정결과를 체계적으로 DB 화하고, 전산해석에 입력자료로 활용하여 상호보완하면 보다 정밀한 잔류응력해석이 될 것이다.Through such experimental method, the residual stress measurement results are systematically DBd and used as input data for computational analysis.

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형 가능함은 물론이다.As described above, although the present invention has been described by way of limited embodiments and drawings, the present invention is not limited thereto and is intended by those skilled in the art to which the present invention pertains. Of course, various modifications and variations are possible within the scope of the claims to be described.

도 1은 본 발명에서 사용되는 시험편을 나타낸 사시도이다.1 is a perspective view showing a test piece used in the present invention.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 잔류응력 측정장치에서 하중인가 유니트를 나타낸 사시도이다.Figure 2 is a perspective view showing a load application unit in the residual stress measuring apparatus according to a preferred embodiment of the present invention.

도 3은 도 2의 하중인가 유니트에 의해 하중인 인가된 시험편이 엑스레이 회절 유니트에 의해 상기 엑스레이 빔이 조사되는 것을 나타낸 사시도이다.FIG. 3 is a perspective view showing that the X-ray beam is irradiated by an X-ray diffraction unit to an applied test piece loaded by the load applying unit of FIG. 2.

<도면 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

10 : 시험편 100 : 하중인가 유니트10: test piece 100: load application unit

110 : 프레임 120 : 고정부110: frame 120: fixing part

122 : 그립부재 124 : 피스톤부재122: grip member 124: piston member

140 : 하중인가부 144 : 복동식 유압실린더140: load portion 144: double acting hydraulic cylinder

146 : 유압펌프 146a : 가압로드146: hydraulic pump 146a: pressurized rod

160 : 로드셀 180 : 인디케이터160: load cell 180: indicator

200 : 엑스레이 회절 유니트 220 : 조사부200: X-ray diffraction unit 220: Irradiation unit

240 : 검출부240: detector

Claims (17)

시험편에 하중을 정량적이고 단계적으로 인가하면서 인가된 상기 하중을 유지시키도록 구성되며, 인가되어 유지되는 상기 하중으로 인한 상기 시험편의 잔류응력을 측정하는 것을 특징으로 하는 변화하중 작용하에서 잔류응력 측정장치.Residual stress measuring apparatus under a varying load action, characterized in that for maintaining the applied load while quantitatively and stepwise applying the load to the test piece, and measuring the residual stress of the test piece due to the applied load. 프레임;frame; 상기 프레임에 설치되어 시험편의 양단을 고정하는 고정부; 및A fixing part installed on the frame to fix both ends of the test piece; And 상기 고정부에 연결되어 상기 시험편에 하중을 정량적이고 단계적으로 인가하면서 인가된 상기 하중을 유지시키는 하중인가부;를 구비하는 하중인가 유니트를 포함하며,And a load applying unit connected to the fixed portion to maintain the applied load while quantitatively and stepwise applying the load to the test piece. 인가되어 유지되는 상기 하중으로 인한 상기 시험편의 잔류응력을 측정하는 것을 특징으로 하는 변화하중 작용하에서 잔류응력 측정장치.Residual stress measuring device under a varying load action, characterized in that for measuring the residual stress of the test piece due to the applied load is maintained. 제2항에 있어서,The method of claim 2, 상기 고정부는,The fixing part, 상기 프레임의 일측에 고정설치되어, 상기 시험편의 일단을 고정하는 그립부재; 및A grip member fixed to one side of the frame to fix one end of the test piece; And 상기 프레임의 타측에 설치되며, 상기 시험편의 타단을 고정하는 그립부위가 단부에 구성된 피스톤부재;를 포함하는 것을 특징으로 하는 변화하중 작용하에서 잔류응력 측정장치.And a piston member disposed at the other side of the frame and configured to grip the other end of the test piece at an end thereof. 제3항에 있어서,The method of claim 3, wherein 상기 시험편의 양단은 각각 갈고리 형상을 지니며,Both ends of the test piece each have a hook shape, 상기 그립부재 및 피스톤부재에서 상기 시험편에 대한 그립부위에는 상기 시험편의 양단이 인입되도록 인입홈이 각각 형성되고,An inlet groove is formed in each of the grip member and the piston member so that both ends of the test piece are drawn in the grip part of the test piece. 상기 그립부재 및 피스톤부재에는, 갈고리 형상의 상기 시험편의 양단에 끼워져서 걸려지도록, 상기 시험편에 대해 수직방향으로 상기 인입홈에 배치된 걸림로드가 장착된 것을 특징으로 하는 변화하중 작용하에서 잔류응력 측정장치.The grip member and the piston member are equipped with a catch rod arranged in the inlet groove in a direction perpendicular to the test piece so that the grip member and the piston member are caught by being fitted to both ends of the hook-shaped test piece. Device. 제3항에 있어서,The method of claim 3, wherein 상기 하중인가부는,The load applying unit, 상기 피스톤부재가 내부에서 유압에 의해 양방향 구동되는 복동식 유압실린더; 및A double-acting hydraulic cylinder in which the piston member is bidirectionally driven by hydraulic pressure therein; And 상기 복동식 유압실린더에 상기 유압을 공급하는 유압펌프;A hydraulic pump for supplying the hydraulic pressure to the double-acting hydraulic cylinder; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 변화하중 작용하에서 잔류응력 측정장치.Residual stress measuring device under a varying load action, characterized in that it comprises a. 제3항에 있어서,The method of claim 3, wherein 상기 복동식 유압실린더와 유압펌프는 연결라인에 의해 연결되어, 상기 유압펌프의 유압이 상기 연결라인을 통해 상기 복동식 유압실린더로 공급되며,The double acting hydraulic cylinder and the hydraulic pump are connected by a connection line, the hydraulic pressure of the hydraulic pump is supplied to the double acting hydraulic cylinder through the connection line, 상기 연결라인에는 상기 유압의 흐름을 조절하는 조절밸브가 구성되는 것을 특징으로 하는 변화하중 작용하에서 잔류응력 측정장치.Residual stress measuring device under the variable load action, characterized in that the connection line is configured with a control valve for controlling the flow of the hydraulic pressure. 제2항에 있어서,The method of claim 2, 상기 시험편에 인가된 하중을 측정하도록, 상기 그립부재가 연결되어 상기 프레임에 설치된 로드셀;A load cell connected to the grip member and installed in the frame to measure a load applied to the test piece; 을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 변화하중 작용하에서 잔류응력 측정장치.Residual stress measuring device under a varying load action, characterized in that it further comprises. 제7항에 있어서,The method of claim 7, wherein 상기 로드셀에 의해 측정된 상기 시험편의 하중을 디스플레이하도록, 상기 로드셀에 전기적으로 연계된 인디케이터;An indicator electrically connected to the load cell to display the load of the test piece measured by the load cell; 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 변화하중 작용하에서 잔류응력 측정장 치.Residual stress measuring device under a varying load action, characterized in that it further comprises. 시험편에 하중을 정량적이고 단계적으로 인가하면서 인가된 상기 하중을 유지시키도록 구성되는 하중인가 유니트; 및A load application unit configured to maintain the applied load while quantitatively and stepwise applying the load to a test piece; And 인가되어 유지되는 상기 하중으로 인한 상기 시험편의 잔류응력을 엑스레이 디프렉션 방식으로 측정하는 엑스레이 회절 유니트;An X-ray diffraction unit for measuring a residual stress of the test piece due to the applied and maintained load by an X-ray deflection method; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 변화하중 작용하에서 잔류응력 측정장치.Residual stress measuring device under a varying load action, characterized in that it comprises a. 제9항에 있어서,10. The method of claim 9, 상기 엑스레이 회절 유니트는,The x-ray diffraction unit, 상기 시험편에 엑스레이 빔을 조사하는 조사부;An irradiation unit for irradiating an X-ray beam to the test piece; 상기 조사부로부터 조사되어 상기 시험편을 반사회절한 상기 엑스레이 빔을 받아서 데이터를 생성하는 검출부; 및A detector for generating data by receiving the X-ray beam that is irradiated by the irradiation unit and reflects the test piece; And 상기 검출부에 의해 생성된 상기 데이터에 의해 상기 시험편의 잔류응력을 결정하는 제어부;를 포함하며,And a controller configured to determine a residual stress of the test piece based on the data generated by the detector. 상기 시험편은 상기 조사부와 검출부 사이에 배치되어 상기 엑스레이 빔이 조사되어 반사회절되는 것을 특징으로 하는 변화하중 작용하에서 잔류응력 측정장치.The test piece is disposed between the irradiation unit and the detection unit, the residual stress measuring device under the variable load action, characterized in that the X-ray beam is irradiated and reflected. 제9항에 있어서,10. The method of claim 9, 상기 하중인가 유니트는,The load application unit, 프레임;frame; 상기 프레임에 설치되어 시험편의 양단을 고정하는 고정부; 및A fixing part installed on the frame to fix both ends of the test piece; And 상기 고정부에 연결되어 상기 시험편에 하중을 정량적이고 단계적으로 인가하면서 인가된 상기 하중을 유지시키는 하중인가부;A load applying unit connected to the fixing unit to maintain the applied load while applying the load to the test piece quantitatively and stepwise; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 변화하중 작용하에서 잔류응력 측정장치.Residual stress measuring device under a varying load action, characterized in that it comprises a. 제11항에 있어서,The method of claim 11, 상기 고정부는,The fixing part, 상기 프레임의 일측에 고정설치되어, 상기 시험편의 일단을 고정하는 그립부재; 및A grip member fixed to one side of the frame to fix one end of the test piece; And 상기 프레임의 타측에 설치되며, 상기 시험편의 타단을 고정하는 그립부위가 단부에 구성된 피스톤부재;A piston member installed at the other side of the frame and configured at an end thereof with a grip portion for fixing the other end of the test piece; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 변화하중 작용하에서 잔류응력 측정장치.Residual stress measuring device under a varying load action, characterized in that it comprises a. 제12항에 있어서,The method of claim 12, 상기 시험편의 양단에는 걸림홀이나 걸림홈이 형성되며,Both ends of the test piece is formed with a locking hole or a locking groove, 상기 그립부재 및 피스톤부재에서 상기 시험편에 대한 그립부위에는 상기 시험편의 양단이 인입되도록 인입홈이 각각 형성되고,An inlet groove is formed in each of the grip member and the piston member so that both ends of the test piece are drawn in the grip part of the test piece. 상기 그립부재 및 피스톤부재에는, 상기 시험편의 걸림홀이나 걸림홈에 끼워져서 걸려지도록, 상기 시험편에 대해 수직방향으로 상기 인입홈에 배치된 걸림로드가 장착된 것을 특징으로 하는 변화하중 작용하에서 잔류응력 측정장치.The grip member and the piston member are equipped with a retaining rod arranged in the inlet groove in a direction perpendicular to the test piece so that the grip member and the piston member are caught by the catching hole or the catching groove of the test piece. Measuring device. 제12항에 있어서,The method of claim 12, 상기 하중인가부는,The load applying unit, 상기 피스톤부재가 내부에서 유압에 의해 양방향 구동되는 복동식 유압실린더; 및A double-acting hydraulic cylinder in which the piston member is bidirectionally driven by hydraulic pressure therein; And 상기 복동식 유압실린더에 상기 유압을 공급하는 유압펌프;A hydraulic pump for supplying the hydraulic pressure to the double-acting hydraulic cylinder; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 변화하중 작용하에서 잔류응력 측정장치.Residual stress measuring device under a varying load action, characterized in that it comprises a. 제12항에 있어서,The method of claim 12, 상기 시험편에 인가된 하중을 측정하도록, 상기 그립부재가 연결되어 상기 프레임에 설치된 로드셀;A load cell connected to the grip member and installed in the frame to measure a load applied to the test piece; 을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 변화하중 작용하에서 잔류응력 측정장치.Residual stress measuring device under a varying load action, characterized in that it further comprises. 제15항에 있어서,The method of claim 15, 상기 로드셀에 의해 측정된 상기 시험편의 하중을 디스플레이하도록, 상기 로드셀에 전기적으로 연계된 인디케이터;An indicator electrically connected to the load cell to display the load of the test piece measured by the load cell; 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 변화하중 작용하에서 잔류응력 측정장치.Residual stress measuring device under a varying load action, characterized in that it further comprises. 시험편을 고정하는 단계;Fixing the specimen; 상기 시험편에 하중을 정량적이고 단계적으로 인가하여 유지시키는 단계; 및Quantitatively and stepwise applying and maintaining a load on the test piece; And 인가되어 유지되는 상기 하중으로 인한 상기 시험편의 잔류응력을 측정하는 단계;Measuring a residual stress of the test piece due to the load being applied and maintained; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 변화하중 작용하에서 잔류응력 측정방법.Residual stress measurement method under a varying load action, characterized in that it comprises a.
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