KR20120040981A - A mesuring method for stress-strain curve and a apparatus for the same - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A method for acquiring stress-strain curve is provided to stress of each grid and to obtain accurate stress-strain curve. CONSTITUTION: A method for acquiring stress-strain curve comprises: a step of applying tension to a sample; a step of measuring stress in real time; a step of measuring each grid shape using image processing; a step of calculating strain curve of each grid; a step of measuring cross-sectional area corresponding to the grid in real time and calculating stress applied to the grid; and a step of acquiring stress-strain curve.

Description

응력-변형률 곡선을 획득하는 방법 및 그 장치{A MESURING METHOD FOR STRESS-STRAIN CURVE AND A APPARATUS FOR THE SAME}A method of obtaining a stress-strain curve and a device therefor {A MESURING METHOD FOR STRESS-STRAIN CURVE AND A APPARATUS FOR THE SAME}

본 발명은 응력-변형률 곡선을 획득하는 방법 및 그 장치에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 시편에 복수 개의 그리드를 제공하고, 각각의 그리드의 변형률과 응력을 실시간으로 측정한 후에 이를 전체적으로 중첩하여 최종적인 응력-변형률 곡선을 획득하는 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a method and an apparatus for obtaining a stress-strain curve, and more particularly, to provide a plurality of grids on a specimen, and to measure the strain and stress of each grid in real time, and then superimpose them as a whole. A method of obtaining a stress-strain curve.

소성가공 공정 해석 기술이 일반화됨으로써 금속 재료의 진변형률-진응력 관계식 또는 곡선은 공정설계 기술자에게 필수화되었지만, 실험적으로 획득이 용이하지 않아 현장 기술자는 물론 연구자들도 정확한 소재 정보를 모르는 경우가 많고, 대부분의 기술자들이 관련 문헌으로부터 제한적인 정보를 활용하고 있다. As the plastic processing process analysis technology is generalized, true strain-true stress relations or curves of metal materials are required for process design technicians, but they are not easy to obtain experimentally, so many field technicians and researchers do not know accurate material information. Most technicians use limited information from the literature.

재료의 시험에서 인장시험만큼 유용하고 간편한 방법은 찾아보기 드물다. 진응력-진변형률 곡선의 획득은 인장시험의 주요 목적 중의 하나이다. 인장시험은 비교적 손쉽게 실시할 수 있으며, 기술자에게 재료의 물성치에 관한 많은 정보를 제공한다. Few methods are as useful and convenient as tensile testing in materials testing. Acquiring the true stress-strain curve is one of the main purposes of the tensile test. Tensile tests are relatively easy to perform and provide the technician with a great deal of information about the material properties.

하지만, 인장시험에서 발생하는 네킹(Necking) 현상 때문에 소성유동해석에서 필수적인 변형률과 응력과의 상관관계를 획득하는 데는 한계가 있다. 네킹 이전까지는 비압축성의 가정하에서 인장시험 결과로부터 진응력-진변형률 곡선 또는 함수를 구할 수 있으나, 네킹이 발생하면 이 조건으로부터 더 이상의 정보를 획득하지 못한다. However, there is a limit in obtaining the correlation between strain and stress, which is essential in plastic flow analysis because of the necking phenomenon in tensile test. Until necking, true stress-strain curves or functions can be obtained from tensile test results under the assumption of incompressibility, but no further information can be obtained from this condition if necking occurs.

강의 경우, 대개 변형률이 0.15 이하에서 네킹이 발생하지만, 단조 등 소성가공에서 변형률은 1.0을 넘는 경우가 많다. 따라서 네킹 발생 이전까지의 진응력-진변형률 곡선은 대변형을 수반하는 소성가공 관점에서는 주 관심사가 될 수 없으며, 네킹 이전의 응력-변형률 곡선을 외삽하여 네킹 발생 이후의 진응력-진변형률 곡선으로 사용하는 것은 상황에 따라서는 매우 부적절할 수 있다. In the case of steel, necking usually occurs at a strain of 0.15 or less, but in plastic processing such as forging, the strain often exceeds 1.0. Therefore, the true stress-strain curve before the necking cannot be a major concern in terms of plastic processing involving large strains, and the stress-strain curve after the necking is extrapolated by extrapolating the stress-strain curve before the necking. Use may be very inappropriate in some situations.

네킹 지역의 최소단면에서의 변형률과 응력 정보를 활용할 수 있다면, 인장시험으로도 고 변형률에 대한 신뢰성이 높은 유동응력을 얻을 수 있게 된다. 이미 네킹 영역의 변형형상을 계측하여 진변형률-진응력 곡선을 유추하는 방법이 개발되어 있으나, 정확도가 떨어지고 계측 자체가 용이하지 않으므로 인장시험기와 연계하여 상품화된 실적은 전무하다. If strain and stress information at the minimum cross section of the necking area is available, a tensile test can provide reliable flow stress for high strain. Already, a method of inferring true strain-true stress curves by measuring the deformation shape of the necking area has been developed.

또한, 연성(Ductile) 재료의 인장시험에서는 파단 전부터 흔히 네킹(Necking) 현상이 나타나고 이로 인해 실제 표점 거리 내의 시편이 균일한 변형을 하지 못하게 되는 문제가 있다. 이 경우 특별한 고려를 하지 않으면 공칭응력-공칭변형률 곡선을 진응력-진변형률 곡선으로 변환해도 유동응력의 최대값이 파단 이전, 변형 도중에 그대로 존재하는 문제가 생긴다. 이런 문제는 변형 도중 재료에 가공연화가 발생했기 때문이 아니라, 진응력-진변형률 곡선이 실제로는 표점 거리 내에서의 '평균' 진응력-진변형률 곡선이기 때문이다. In addition, in a tensile test of a ductile material, a necking phenomenon often occurs before the fracture, which causes a problem that the specimen within the actual gage distance cannot be uniformly deformed. In this case, if the nominal stress-nominal strain curve is converted to the true stress-true strain curve without special consideration, there is a problem that the maximum value of the flow stress remains as it is before and during fracture. This problem is not due to work softening of the material during deformation, but because the true stress-strain curve is actually a 'average' true stress-strain curve within the gauge distance.

인장시험 데이터의 네킹의 문제를 보정하기 위한 대표적인 기법으로는 Bridgman 식을 적용하는 방법이 대표적이다. Bridgman 식을 사용함으로써 네킹 발생으로 인해 왜곡되는 인장시험 데이터를 바로잡아 실제에 가까운 진응력-진변형률 곡선을 얻을 수 있다. 그러나 시험 결과와 네킹 형상을 바탕으로 데이터를 변환하는 이와 같은 방법들은 시편의 형상에 따라 달라질 수 있고, 재료 특성에 따라서는 적용 가능 여부에 대한 검증이 필요하여 여러 문제점을 내포하고 있다. As a representative technique for correcting the necking problem of tensile test data, the Bridgman equation is applied. Bridgman's equations can be used to correct tensile test data that is distorted due to necking, resulting in near-real true-strain curves. However, these methods of converting data based on test results and necking shapes can vary depending on the shape of the specimen and require verification of their applicability depending on the material properties.

본 발명은 종래의 방법과는 달리 네킹의 문제를 보정하기 위한 별도의 과정을 수행함 없이, 인장시험만으로 진응력-진변형률 곡선을 효과적으로 그리고 더욱 정확하게 얻기 위한 인장시험 방법 및 그 장치를 제공하고 있다. The present invention provides a tensile test method and apparatus for effectively and more accurately obtaining a true stress-strain curve only by a tensile test, without performing a separate process for correcting the problem of necking, unlike the conventional method.

특히, 네킹의 문제를 해결하기 위해 시편에 복수 개의 그리드를 제공하고, 각각의 그리드의 변형률과 응력을 실시간으로 측정하고, 최종적으로 이를 중첩함으로써 정확한 응력-변형률 곡선을 획득하는 방법 및 그 장치를 제공하고 있다. In particular, in order to solve the problem of necking, a method and apparatus for providing an accurate stress-strain curve by providing a plurality of grids on a specimen, measuring the strain and stress of each grid in real time, and finally superimposing them Doing.

본 발명은 상기의 목적을 달성하기 위해 다음과 같은 과제 해결 수단을 제공하고 있다. The present invention provides the following problem solving means to achieve the above object.

본 발명의 표면상에 N개의 그리드가 표시된 시편을 사용하여 응력-변형률 곡선을 획득하는 방법은, 상기 시편에 인장력을 가하는 단계와, 상기 시편에 가해지는 인장력을 실시간으로 측정하는 단계와, 상기 시편의 표면에 표시된 각각의 그리드의 형상을 이미지 프로세싱을 이용하여 실시간으로 측정하고, 이로부터 각각의 그리드의 변형률을 계산하는 단계와, 상기 각각의 그리드에 해당하는 단면적을 실시간으로 측정하고, 이로부터 각각의 그리드에 가해지는 응력을 계산하는 단계와, N개의 그리드에 해당하는 응력과 변형률의 관계를 중첩(superposition)하여 응력-변형률 곡선을 획득하는 단계를 포함한다. The method for obtaining a stress-strain curve using a specimen marked with N grids on the surface of the present invention includes applying a tensile force to the specimen, measuring a tensile force applied to the specimen in real time, and Measuring the shape of each grid displayed on the surface of in real time using image processing, calculating the strain of each grid therefrom, and measuring the cross-sectional area corresponding to each grid in real time from each Computing the stress applied to the grid of, and superposition the relationship of the stress and strain corresponding to the N grids to obtain a stress-strain curve.

본 발명의 다른 실시예로서 표면상에 N개의 그리드가 표시된 시편을 사용하여 응력-변형률 곡선을 획득하는 방법은, 상기 시편에 소정의 연신율 만큼 인장력을 가하는 제1 단계와, 상기 제1 단계에서 가해지는 인장력을 측정하는 제2 단계와, 상기 소정의 연신율 만큼 변형된 시편의 표면에 표시된 각각의 그리드의 형상을 이미지 프로세싱을 이용하여 측정하고, 이로부터 각각의 그리드의 변형률을 계산하는 제3 단계와, 상기 각각의 변형된 그리드에 해당하는 단면적을 측정하고, 이로부터 각각의 그리드에 가해지는 응력을 계산하는 제4 단계와, N개의 그리드에 해당하는 응력과 변형률의 관계를 중첩(superposition)하여 응력-변형률 곡선을 획득하는 제5 단계를 포함하고, 상기 제1 단계 내지 상기 제5 단계를 반복하여 행하는 것을 특징으로 한다. In another embodiment of the present invention, a method of obtaining a stress-strain curve using a specimen marked with N grids on a surface includes: a first step of applying a tensile force to the specimen by a predetermined elongation; and in the first step. A second step of measuring the tensile force, a third step of measuring the shape of each grid displayed on the surface of the specimen deformed by the predetermined elongation using image processing, and calculating the strain of each grid therefrom; And measuring a cross-sectional area corresponding to each of the deformed grids, calculating a stress applied to each of the deformed grids, and superposing a relationship between stresses and strains corresponding to the N grids. And a fifth step of obtaining a strain curve, and repeating the first to fifth steps.

본 발명의 또 다른 실시예로서 표면상에 N개의 그리드가 표시된 시편을 사용하여 응력-변형률 곡선을 획득하는 방법은, 상기 N개의 그리드 중 측정을 원하는 n개의 그리드를 특정하는 단계와, 상기 시편에 인장력을 가하는 단계와, 상기 시편에 가해지는 인장력을 실시간으로 측정하는 단계와, 상기 특정된 각각의 그리드의 형상을 이미지 프로세싱을 이용하여 실시간으로 측정하고, 이로부터 특정된 각각의 그리드의 변형률을 계산하는 단계와, 상기 특정된 각각의 그리드에 해당하는 단면적을 실시간으로 측정하고, 이로부터 특정된 각각의 그리드에 가해지는 응력을 계산하는 단계와, 상기 특정된 n개의 그리드에 해당하는 응력과 변형률의 관계를 중첩(superposition)하여 응력-변형률 곡선을 획득하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다. In still another embodiment of the present invention, a method of obtaining a stress-strain curve using a specimen marked with N grids on a surface may include specifying n grids to be measured among the N grids, Applying a tensile force, measuring the tensile force applied to the specimen in real time, measuring the shape of each specified grid in real time using image processing, and calculating the strain of each specified grid therefrom. And measuring, in real time, the cross-sectional area corresponding to each of the specified grids, calculating a stress applied to each of the specified grids, and calculating the stresses and strains corresponding to the specified n grids. Superposition the relationship to obtain a stress-strain curve.

본 발명의 또 다른 실시예로서 표면상에 N개의 그리드가 표시된 시편을 사용하여 응력-변형률 곡선을 획득하는 방법은, 상기 N개의 그리드 중 측정을 원하는 n개의 그리드를 특정하는 제1 단계와, 상기 시편에 소정의 연신율 만큼 인장력을 가하는 제2 단계와, 상기 제1 단계에서 가해지는 인장력을 측정하는 제3 단계와, 상기 소정의 연신율 만큼 변형된 특정되어진 각각의 그리드의 형상을 이미지 프로세싱을 이용하여 측정하고, 이로부터 특정된 각각의 그리드의 변형률을 계산하는 제4 단계와, 상기 특정된 각각의 그리드에 해당하는 단면적을 측정하고, 이로부터 특정된 각각의 그리드에 가해지는 응력을 계산하는 제5 단계와, 상기 특정된 n개의 그리드에 해당하는 응력과 변형률의 관계를 중첩(superposition)하여 응력-변형률 곡선을 획득하는 제6 단계를 포함하고, 상기 제2 단계 내지 상기 제6 단계를 반복하여 행하는 것을 특징으로 한다. In another embodiment of the present invention, a method for obtaining a stress-strain curve using a specimen in which N grids are displayed on a surface comprises: a first step of specifying n grids to be measured among the N grids; The second step of applying a tensile force to the specimen by a predetermined elongation, the third step of measuring the tensile force applied in the first step, and the shape of each specified grid deformed by the predetermined elongation using image processing. A fourth step of measuring and calculating a strain of each specified grid therefrom, and a fifth step of measuring a cross-sectional area corresponding to each specified grid and calculating a stress applied to each specified grid therefrom And a sixth step of obtaining a stress-strain curve by superpositioning a relationship between stresses and strains corresponding to the specified n grids. And repeating the second to sixth steps.

상기의 방법들 중 상기 그리드의 단면적을 측정하는 방법은, 레이져 기법 또는 모아레(Moire) 기법을 이용하는 것을 특징으로 한다. Among the above methods, the method for measuring the cross-sectional area of the grid is characterized by using a laser technique or a moire technique.

본 발명은 표면상에 N개의 그리드가 표시된 시편을 사용하여 응력-변형률 곡선을 획득하는 장치를 제공하며, 상기 장치는, 상기 시편에 인장력을 제공하는 인장부재와, 상기 인장부재에 제공되는 인장력의 측정을 위한 인장력 측정부와, 상기 시편의 표면에 표시된 각각의 그리드의 형상을 측정하는 CCD 카메라와, 상기 측정된 그리드의 형상을 이미지 프로세싱하여 각각의 그리드의 변형률을 계산하는 이미지 프로세서부와, 상기 각각의 그리드의 단면적의 측정을 위한 단면적 측정부와, 상기 측정된 인장력과 단면적을 통해 각각의 그리드에 가해지는 응력을 계산하는 응력 계산부와, 상기 계산된 응력 및 변형률을 저장 또는 측정하는 데이터 처리부를 포함하는 것을 특징으로 한다. The present invention provides an apparatus for obtaining a stress-strain curve using a specimen marked with N grids on a surface, the apparatus comprising: a tension member for providing a tensile force to the specimen and a tension force provided to the tension member. A tensile force measurement unit for measurement, a CCD camera for measuring the shape of each grid displayed on the surface of the specimen, an image processor unit for calculating the strain of each grid by image processing the shape of the measured grid, and A cross-sectional area measuring unit for measuring the cross-sectional area of each grid, a stress calculation unit for calculating the stress applied to each grid through the measured tensile force and the cross-sectional area, and a data processing unit for storing or measuring the calculated stress and strain Characterized in that it comprises a.

본 발명은 종래의 방법과는 달리 네킹의 문제를 보정하기 위한 별도의 과정을 수행함 없이, 인장시험만으로 진응력-진변형률 곡선을 효과적으로 그리고 더욱 정확하게 얻을 수 있는 효과가 있다. Unlike the conventional method, the present invention has an effect of effectively and more accurately obtaining a true stress-strain curve by only a tensile test without performing a separate process for correcting a problem of necking.

특히, 네킹의 문제를 해결하기 위해 시편에 복수 개의 그리드를 제공하고, 각각의 그리드의 변형률과 응력을 실시간으로 측정하고, 최종적으로 이를 중첩함으로써 정확한 응력-변형률 곡선을 획득하는 효과가 있다.In particular, in order to solve the problem of necking, by providing a plurality of grids on the specimen, measuring the strain and stress of each grid in real time, and finally overlapping it has the effect of obtaining an accurate stress-strain curve.

도 1은 표점 거리를 50mm에서 6mm로 변화시키면서 측정된 진응력-진변형률 곡선.
도 2는 5개 그리드에서 측정된 응력-변형률 데이터를 도시한 그림.
도 3은 도 2의 데이터를 얻기 위해 인장시험을 수행한 시편의 사진.
도 4는 모든 그리드의 데이터를 통합하여 얻은 응력-변형률 곡선.
도 5는 모든 그리드의 데이터를 통합하여 얻은 응력-변형률 곡선.
도 6은 본 발명에 의한 응력-변형률 측정 장치의 구성도.
도 7은 본 발명에 의한 응력-변형률 측정 방법의 실시예의 흐름도.
도 8은 본 발명에 의한 응력-변형률 측정 방법의 실시예의 흐름도.
도 9는 본 발명에 의한 응력-변형률 측정 방법의 실시예의 흐름도.
도 10은 본 발명에 의한 응력-변형률 측정 방법의 실시예의 흐름도.
1 is a true stress-strain curve measured while varying the gauge distance from 50 mm to 6 mm.
2 shows stress-strain data measured at five grids.
3 is a photograph of a specimen that was subjected to a tensile test to obtain the data of FIG.
4 is a stress-strain curve obtained by integrating data from all grids.
5 is a stress-strain curve obtained by integrating data from all grids.
6 is a block diagram of a stress-strain measuring device according to the present invention.
7 is a flowchart of an embodiment of a stress-strain measurement method according to the present invention.
8 is a flowchart of an embodiment of a stress-strain measurement method according to the present invention.
9 is a flowchart of an embodiment of a stress-strain measurement method according to the present invention.
10 is a flowchart of an embodiment of a stress-strain measurement method according to the present invention.

이하 본 발명에 대해 도면을 참조하여 구체적으로 살펴보기로 한다. Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

다만, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다. 용어가 동일하더라도 표시하는 부분이 상이하면 도면 부호가 일치하지 않음을 미리 말해두는 바이다.In the following description of the present invention, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear. Even if the terms are the same, if the displayed portions are different, it is to be noted that the reference numerals do not match.

그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 설정된 용어들로서 이는 실험자 및 측정자와 같은 사용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있으므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.The terms to be described below are terms set in consideration of functions in the present invention, and may be changed according to a user's intention or custom such as an experimenter and a measurer, and the definitions should be made based on the contents throughout the present specification.

먼저, 본 발명이 안출되었던 원리에 대해 설명하기로 한다. First, the principle to which the present invention was devised will be described.

일반적으로 인장시험 시 표점 거리(gauge length)가 변하게 되면 네킹 부위가 차지하는 비중에 따라 응력-변형률 곡선이 변하게 된다. 도 1 에는 표점 거리를 50mm에서 6mm로 변화시키면서(점점 줄여가면서) 측정된 진응력-진변형률 곡선이 도시되어 있다. In general, when the gauge length is changed during the tensile test, the stress-strain curve changes according to the specific gravity of the necking area. FIG. 1 shows the true stress-strain curve measured with varying gage distances from 50 mm to 6 mm (with decreasing point).

표점 거리 내에 존재하는 네킹 부위의 불균일한 변형 거동으로 인해 인장 시험으로부터 얻어지는 공칭응력-공칭변형률은 물론 진응력-진변형률 곡선에서도 종종 불안정성(instability)이 나타나는 문제가 있다. 이때 도 1 에서 보인 것처럼 네킹 부위가 측정 영역에서 차지하는 비중이 충분히 커지도록 표점 거리가 작아짐에 따라 네킹 부위 특성이 잘 반영된 진응력-진변형률 곡선이 얻어지게 되고 이전의 진응력-진변형률 곡선에서 관찰되었던 불안정성은 상당히 감소하게 된다. Due to the non-uniform deformation behavior of the necking site within the gauge distance, there is often a problem of instability in the nominal stress-nominal strain as well as the true stress-true strain curve obtained from the tensile test. In this case, as shown in FIG. 1, as the gage distance decreases so that the necking portion occupies a large portion in the measurement region, a true stress-strain curve reflecting the characteristics of the necking region is obtained and observed from the previous stress-strain curve. Instability is reduced considerably.

일반적으로 국부적인 시편의 네킹이 발생하면 표점 거리에 대해 평균 개념으로 계산된 응력-변형률 곡선은 실제로는 네킹 부위는 물론 네킹 이외 부위 어디에서도 유효하지 않은 응력-변형률 데이터를 얻게 하므로 이를 보정하는 작업이 필요하게 된다. 만약 기존의 표점 거리 대신 충분히 작은 표점 거리를 적용하면 최소한 표점 거리 내의 시편 거동에 대해서는 더 신뢰할만한 데이터를 얻을 수 있을 것으로 예상할 수 있다. 즉, 표점 거리가 네킹 부위를 중심으로 충분히 작아지게 되면 네킹 부위 특성을 온전히 표현할 수 있는 응력-변형률 데이터를 얻을 수 있게 되고, 마찬가지로 네킹 이외 부위를 중심으로 충분히 작은 표점 거리를 적용하면 네킹 이외 부위 특성을 온전히 표현할 수 있는 응력-변형률 데이터를 얻을 수 있게 된다.In general, when necking of a local specimen occurs, the stress-strain curve computed as the mean concept for the gage distance actually yields invalid stress-strain data not only at the necking but also at the non-necking area. It is necessary. If a sufficiently small gage distance is used instead of the conventional gage distance, it can be expected to obtain more reliable data on specimen behavior at least within the gage distance. In other words, if the gage distance becomes small enough around the necking area, stress-strain data can be obtained that can fully express the necking area characteristics. It is possible to obtain stress-strain data that can be expressed fully.

만약 네킹 발생 여부와 상관없이 재료의 물성, 즉, 진응력-진변형률 곡선이 동일한 하나의 데이터로 존재한다면, 위와 같이 네킹 부위 근방에 충분히 작은 표점 거리를 적용해서 얻는 진응력-진변형률 곡선은 네킹 이외 부위 근방에 충분히 작은 표점 거리를 적용해서 얻는 진응력-진변형률 곡선과 동일하게 나타나게 될 것이다. 이러한 재료 물성 문제는 본 발명에서 다룰 수 있는 범위를 벗어나는 문제이므로, 다만 이러한 가정이 성립할 경우를 대비할 수 있는 진응력-진변형률 곡선 획득 방법을 다루고자 한다.If the material properties, ie true stress-strain curves, exist with the same data, regardless of whether necking has occurred, the true stress-strain curve obtained by applying a sufficiently small gauge distance near the necking area as above It will appear the same as the true stress-strain curve obtained by applying a sufficiently small gage distance to the vicinity. Since the material property problem is a problem outside the range that can be dealt with in the present invention, only the true stress-strain curve acquisition method that can be prepared in case this assumption is satisfied will be described.

위에서 언급한 것처럼 시편의 부위별로 표점 거리를 축소시킴으로써 네킹 부위는 물론 네킹 이외 부위의 재료 물성을 충분히 반영하는 진응력-진변형률 곡선들을 획득할 수 있게 된다. 본 발명은 이러한 표점 거리 효과를 이용한 것으로서, 인장시험 시 네킹 부위는 물론 네킹 이외 부위의 특성을 잘 반영할 수 있도록 표점 거리를 정형화시키고 최소화시키는 것을 특징으로 한다. As mentioned above, by reducing the gage distance for each part of the specimen, it is possible to obtain true stress-strain curves that sufficiently reflect the material properties of the necking area as well as the necking area. The present invention is to use such a gage distance effect, characterized in that to form and minimize the gongjeom distance so as to reflect the characteristics of the area other than the necking as well as the necking during the tensile test.

다만, 표점 거리는 도 1에 표시된 그리드(grid)이하로 줄일 수는 없다. 따라서 시편의 표점 거리를 줄이는 대신 하나의 그리드를 대상으로 응력-변형률 데이터를 얻을 수 있다면 표점 거리 효과를 충분히 제거한 유동응력 곡선을 얻을 수 있다. However, the gage distance cannot be reduced below the grid shown in FIG. 1. Therefore, if the stress-strain data can be obtained for one grid instead of reducing the gauge distance of the specimen, a flow stress curve can be obtained that eliminates the gauge distance effect.

본 발명의 핵심은 이러한 각각의 그리드 기반으로 응력-변형률 간의 관계를 측정하고, 이를 중첩하여 최종적인 응력-변형률 곡선을 얻는 데에 있다. 시편의 모든 지점에서의 재료물성은 동일하다는 전제 하에 있기 때문에, 각 그리드에서 얻는 응력-변형률 간의 관계는 모두 동일하여야 한다. 따라서 표점 거리를 작게 하여, 즉 그리드 단위로 측정하고 계산하여 종래의 방법에 비해 보다 정확한 응력-변형률 관계를 획득할 수 있고, 이를 모두 중첩을 한다면 다소 오차값이 포함될 수는 있더라도, 표점 거리 내 국부 네킹으로 인한 데이터 왜곡을 피할 수 있는 실제 물성치와 동일한 값을 획득할 수 있는 것이다. The core of the present invention is to measure the relationship between stress-strain on each of these grid bases, and superimpose them to obtain the final stress-strain curve. Since the material properties at all points of the specimen are the same, the stress-strain relationships obtained at each grid must all be the same. Therefore, the gauge distance can be reduced, that is, measured and calculated in grid units to obtain a more accurate stress-strain relationship than the conventional method, and if all of them overlap, the local value within the gauge distance may be included, although an error value may be included. It is possible to obtain the same value as the actual physical property value to avoid data distortion due to necking.

본 명세서에서 그리드의 두께 혹은 그리드의 단면적이라 함은, 해당 그리드에 대응하는 위치에서의 시편의 두께 혹은 시편의 단면적을 의미한다. In the present specification, the thickness of the grid or the cross-sectional area of the grid means the thickness of the specimen or the cross-sectional area of the specimen at a position corresponding to the grid.

이러한 그리드 기반의 인장시험 데이터를 얻기 위한 이상적인 시험법은 인장 시험에서 실시간으로 시편의 그리드 변화와 하중을 동시에 측정하는 것이다. 이를 위해서는 시편의 그리드 위치에서의 두께를 측정해야 한다. 이러한 실시간 측정 방법의 대안으로는 복수의 인장시편들을 정해진 연신율까지만 시험하는 인터럽트(interrupt) 방식을 사용할 수도 있다. The ideal test method for obtaining these grid-based tensile test data is to simultaneously measure the grid change and load of the specimen in real-time during the tensile test. This requires measuring the thickness at the grid position of the specimen. As an alternative to this real-time measurement method, an interrupt method may be used to test a plurality of tensile specimens up to a predetermined elongation.

인터럽트(interrupt) 방식이란, 시편에 대해 연신율 10%, 20%, 30%, ... 등과 같이 일정한 길이만큼 인장시험을 수행하고 그 결과로 얻는 시편에 대해 그리드의 변형률을 측정하는 것이다. The interrupt method is to perform a tensile test for a certain length such as 10%, 20%, 30%, ... elongation of the specimen, and measure the strain of the grid on the resulting specimen.

예를 들어, 10%의 연신율 만큼 인장력을 가한 후, 그 상황에서의 응력 및 변형율을 계산한다. 다시 20%의 연신율 만큼 인장력을 가한 후, 그 상황에서의 응력 및 변형율을 계산한다. 이를 원하는 연신율 까지 반복적으로 수행하는 것이다. 연신율은 측정하는 시편의 종류 및 측정방법 등에 따라 자유롭게 설정될 수 있음은 당연하다. For example, after applying a tensile force by an elongation of 10%, the stress and strain in the situation are calculated. The tensile force is again applied by an elongation of 20%, and then the stress and strain in the situation are calculated. This is done repeatedly until the desired elongation. It is natural that the elongation can be freely set according to the type of specimen to be measured and the measuring method.

실시간으로 하건, 인터럽트 방식에 따르건, 각 그리드의 변형률은 초기 그리드 크기(Li)와 변형된 시편의 그리드 크기(Lf)로부터 다음과 같이 계산된다. 본 발명에서는 그리드 방식을 취하고 있으므로, 그리드가 표시된 시편의 이미지를 CCD 등에 의해 수집한 후, 이를 이미지 프로세싱을 통하여 변형률을 획득할 수 있다. Whether in real time or in an interrupt manner, the strain of each grid is calculated from the initial grid size (Li) and the grid size (Lf) of the strained specimen as follows. Since the present invention uses a grid method, after collecting an image of a specimen on which a grid is displayed by a CCD or the like, the strain may be obtained through image processing.

Figure pat00001
Figure pat00001

각 그리드의 응력은 각 연신율 시점의 하중(F)과 그리드를 포함하는 시편 단면의 단면적(Af=폭*두께)으로부터 다음과 같이 계산될 수 있다. The stress of each grid can be calculated from the load F at each elongation point and the cross-sectional area (Af = width * thickness) of the specimen cross section containing the grid as follows.

Figure pat00002
Figure pat00002

위의 그리드의 응력의 식은 일반적인 인장시험에서도 사용하는 식으로서, 그리드에 작용하는 응력을 정확하게 구하기 위해서는 단면적에서의 하중 분포를 고려할 필요가 있다. 즉, 단면적을 정확하게 측정하는 것이 중요하다. 단면적은 시편의 3차원적인 형상을 측정함으로써 보다 정확하게 획득될 수 있다. 이에 대한 자세한 설명은 후술하기로 한다.The above equation of the stress of the grid is used in the general tensile test, and it is necessary to consider the load distribution in the cross-sectional area in order to accurately determine the stress acting on the grid. In other words, it is important to accurately measure the cross-sectional area. The cross-sectional area can be obtained more accurately by measuring the three-dimensional shape of the specimen. A detailed description thereof will be described later.

도 2는 5개 그리드에서 측정된 응력-변형률 데이터를 도시한 것이고, 도 3은 이를 얻기 위해 인장시험을 수행한 시편의 사진이다. 여기에서는 AZ31 시편에 대해 온도 150℃, 250℃의 2가지 조건에서 인장시험을 하였다. 시험 횟수를 고려하여 각 온도에서 연신율은 20%, 40%, 60%,.. 로 정하였다. 다만, 파단 연신율 조건은 포함하였다. 그리드를 입혀 시험한 250℃에서는 20%, 40%, 60%, 및 파단까지 시험할 수 있었다. 응력-변형률을 측정할 그리드로는 5개를 선정하였는데, 모든 그리드를 대상으로 하는 대신 편의상 가운데 근방의 그리드를 선정하였다. 다만, 0번은 정가운데의 그리드를 선정하였다. 네킹 부위로부터 먼곳의 응력-변형률 특성은 4번 그리드에 충분히 반영될 것으로 예상하였다. FIG. 2 shows the stress-strain data measured at five grids, and FIG. 3 is a photograph of a specimen that has undergone a tensile test to obtain it. Tensile tests were performed on AZ31 specimens under two conditions: 150 ° C and 250 ° C. Considering the number of tests, the elongation at each temperature was set to 20%, 40%, 60%, .. However, the elongation at break was included. At 250 ° C. tested with the grid coated, it could be tested to 20%, 40%, 60%, and fracture. Five grids were selected to measure the stress-strain, but instead of all the grids, a grid near the center was chosen for convenience. However, number 0 selected the center grid. The stress-strain characteristics away from the necking site are expected to be fully reflected in grid 4.

도 2를 보면, 각 그리드 별로 20%, 40%, 60%, 및 파단까지 과정에서 획득되는 응력-변형률 관계를 도시한 것이다. 파단 시편의 데이터가 포함되었기 때문에 마지막 데이터 값이 급격히 작아지는 것이 보여진다. 파단 시편의 데이터를 제외하고 모든 그리드의 데이터를 통합하면 도 4 및 도 5와 같은 그래프를 최종적으로 얻을 수 있게 된다. 도 4는 150℃에서의 데이터의 중첩값이고, 도 5는 250℃에서의 데이터의 중첩값을 보여준다. 네킹에 의한 오차가 나타나지 않고 이상적인 응력-변형률 곡선을 획득할 수 있음을 보여주고 있다. 측정 오차와 단순화 가정으로 인한 데이터 분산이 있기 때문에 이를 감안한 피팅 곡선을 비교하여 표시한 것이다. 2 shows the stress-strain relationship obtained in the process of 20%, 40%, 60%, and fracture for each grid. Since the data from the fracture specimens were included, the last data value is seen to decrease rapidly. By integrating the data of all the grids except the fracture specimen data, the graphs of FIGS. 4 and 5 can be obtained finally. 4 shows overlap values of data at 150 ° C. and FIG. 5 shows overlap values of data at 250 ° C. FIG. It shows that the ideal stress-strain curve can be obtained without error of necking. Because there are data variances due to measurement errors and simplification assumptions, the fitting curves are compared and shown.

도 6은 본 발명에 의한 응력-변형률 곡선을 획득하는 장치의 구성도를 도시하고 있다. 본 발명에 의한 응력-변형률 곡선 획득 장치는 시편에 인장력을 제공하는 인장부재(10)와, 인장부재에 제공되는 인장력의 측정을 위한 인장력 측정부(11)를 포함하는 것은 종래의 인장 시험기와 동일하다. 인장력 측정부(11)는 측정센서 또는 로드셀 등이 될 수 있다. 시편의 종류에 따라서 시편을 고정하는 부재 등이 포함된다. 6 shows a schematic diagram of a device for obtaining a stress-strain curve according to the present invention. The stress-strain curve acquiring device according to the present invention includes a tensile member 10 for providing a tensile force to the specimen, and a tensile force measuring unit 11 for measuring the tensile force provided on the tensile member is the same as a conventional tensile tester. Do. The tensile force measuring unit 11 may be a measuring sensor or a load cell. Depending on the type of specimen, a member for fixing the specimen is included.

본 발명의 핵심은 먼저 시편의 표면에 그리드를 제공하는 것이다. 특히, 그리드의 경계를 표시하는 선과 그리드 내부 면적은 이미지 프로세싱을 통해 구별되어 획득되어야 하므로 명확하게 표시하여야 한다. The key of the present invention is to first provide a grid on the surface of the specimen. In particular, the lines marking the boundaries of the grid and the area inside the grid should be clearly displayed because they must be acquired separately through image processing.

특히 선이나 면적의 이미지 프로세싱을 위해서 특정 물질을 코팅하거나, 특정 색채로 구분하여, 이미지 프로세싱의 정확도를 높이는 방법도 고려할 수 있다. In particular, for image processing of lines or areas, a method of coating a specific material or classifying a specific color to increase the accuracy of image processing may be considered.

본 발명에 의한 응력-변형률 측정 장치는 시편의 표면에 표시된 각각의 그리드의 형상을 측정하는 CCD 카메라(21)와, 측정된 그리드의 형상을 이미지 프로세싱하여 각각의 그리드의 변형률을 계산하는 이미지 프로세서부(22)와, 각각의 그리드의 단면적의 측정을 위한 단면적 측정부(23)를 포함한다. The stress-strain measuring device according to the present invention includes a CCD camera 21 for measuring the shape of each grid displayed on the surface of the specimen, and an image processor for calculating the strain of each grid by image processing the measured shape of the grid. And a cross-sectional area measuring unit 23 for measuring the cross-sectional area of each grid.

CCD 카메라(21)는 시편의 표면에 표시된 그리드의 이미지를 얻기 위한 장치이다. 따라서 시편의 상부에 제공되는 것이 바람직하며, 정확한 변형률을 측정하기 위해서는 정확하게 수직하게 이미지를 획득하여야 한다. The CCD camera 21 is a device for obtaining an image of the grid displayed on the surface of the specimen. Therefore, it is desirable to be provided on the upper part of the specimen, and to accurately measure the strain, the image must be acquired exactly vertically.

이렇게 측정된 그리드의 이미지는 이미지 프로세서부(22)에 의해 가공된다. 즉, 이미지 프로세서부(22)를 통해 그리드의 경계선과 내부의 면적을 구분하여 이를 카운팅하여 그리드의 개수 및 각각의 그리드에 고유의 번호를 부여한다. 이에 대한 정보는 별도의 저장부(30)에 저장되는 것이 바람직하다. 예를 들어, 가장 상측의 좌측에 위치한 그리드부터 일정한 패턴에 따른 고유번호를 부여하여 저장부(30)에 저장하는 것이다. The image of the grid thus measured is processed by the image processor 22. That is, the image processor unit 22 divides the boundaries of the grid and the area inside and counts them to give the number of grids and a unique number to each grid. Information about this is preferably stored in a separate storage unit (30). For example, from the grid on the left side of the uppermost side to give a unique number according to a predetermined pattern to store in the storage unit 30.

이미지 프로세싱 방법은 물체의 표면에 제공되는 측정 대상 이미지(본 발명에서는 그리드)는 표준 규격 시스템 배치도에서 "화소(pixel : 이하 픽셀로 칭함)"로 일컬어지는 개개의 감지요소들을 포함하는 센서장치에 투사된다. 이것들은 이미지 평면에서 X 또는 Y축 방향을 따라 행렬 매트릭스 형태로 배열된다. 픽셀은 시리즈로 신호가 입력되며 디지털적으로 저장된 각각의 픽셀 좌표에 배당된 개개의 그레이 스케일값을 전송하고 이에 대응하는 픽셀 좌표와 함께 처리된다. In the image processing method, an image to be measured (grid in the present invention) provided on the surface of an object is projected onto a sensor device including individual sensing elements referred to as "pixels" in a standard system layout. do. These are arranged in the form of a matrix matrix along the X or Y axis direction in the image plane. Pixels are signaled in series and send individual gray scale values assigned to each pixel coordinate stored digitally and processed with the corresponding pixel coordinates.

개개의 픽셀의 크기는 전체 이미지의 크기에 따라 미리 정해져 있기 때문에, 픽셀의 개수를 구하여 해당 영역의 크기를 측정할 수 있다. 이미지 프로세서는 각각의 픽셀 좌표를 비교하여 그리드의 경계를 나타내는 픽셀과 그리드의 내부를 나타내는 픽셀로 구분한다. 그리고, 연결되어 있는 그리드의 내부를 나타내는 픽셀의 개수와 그리드의 경계를 나타내는 픽셀의 적당한 개수를 합하여 해당 그리드의 면적을 계산할 수 있다. Since the size of each pixel is predetermined according to the size of the entire image, the size of the corresponding area can be measured by obtaining the number of pixels. The image processor compares each pixel coordinate to distinguish between pixels representing the grid boundary and pixels representing the interior of the grid. The area of the grid may be calculated by adding the number of pixels representing the inside of the connected grid and the appropriate number of pixels representing the boundary of the grid.

다만, 그리드 형상에 대한 이미지 프로세싱을 하는 목적은 주로 그리드 별로 변형률을 얻기 위함이다. 본 발명에서 편의를 위해, 인장 방향을 높이 방향으로, 인장 방향에 수직한 방향을 폭 방향으로 정의한다. 그리드는 두개의 높이 방향의 변과 두개의 폭 방향의 변으로 구성될 수 있다. However, the purpose of image processing for the grid shape is mainly to obtain the strain for each grid. For convenience in the present invention, the tension direction is defined as the height direction, the direction perpendicular to the tension direction is defined as the width direction. The grid may be composed of two height direction sides and two width direction sides.

각각의 그리드의 변형률은 그리드의 중심을 지나는 높이 크기를 측정할 수 있고, 또는 폭방향의 픽셀 당 높이를 모두 더한 후에 폭 방향의 픽셀 개수로 나누어서 평균값을 취할 수도 있다. 이는 근사하는 방법에 관한 것으로서 본 발명의 권리범위를 제한하지 않는다. The strain of each grid may measure the height magnitude passing through the center of the grid, or may take an average value by dividing the height per pixel in the width direction and dividing by the number of pixels in the width direction. This is about an approximation method and does not limit the scope of the present invention.

단면적 측정부(23)는 각각의 그리드의 단면적의 측정을 위함이다. 시편은 폭방향으로 두께가 일정치 않는 것이 일반적이다. 즉, 바깥쪽 보다는 중심측이 더 얇게 변형되는 것이 일반적이다. 따라서 보다 정확하게 단면적을 측정하는 것이 정확한 응력 계산에 있어 매우 중요하다. The cross-sectional area measuring unit 23 is for measuring the cross-sectional area of each grid. Specimens are typically non-uniform in thickness. In other words, the center side is generally thinner than the outside. Therefore, measuring the cross-sectional area more accurately is very important for accurate stress calculation.

본 발명에서는 시편의 두께 방향으로 단면적을 측정하고, 이를 이미지 프로세싱에 의해 획득한 시편 표면의 그리드 경계선과 대응시켜 각각의 그리드의 단면적을 계산할 수 있다. In the present invention, it is possible to calculate the cross-sectional area of each grid by measuring the cross-sectional area in the thickness direction of the specimen and matching it with the grid boundary of the surface of the specimen obtained by image processing.

일반적으로 산업용에서의 비접촉식 물체의 외곽 단면의 계측방법에는 레이저기법 및 비젼시스템을 이용한 모아레 기법이 사용된다. In general, the moiré technique using a laser technique and a vision system is used to measure the outer cross section of a non-contact object in industrial use.

레이저 기법을 사용하는 경우에는 측정 대상인 시편에 레이저빛을 주사하고 이러한 레이저빛에 의하여 형성되는 시편의 표면 윤곽의 이미지를 측정하도록 복수 개의 카메라를 동기시켜 시편의 표면윤곽의 형상을 획득한다. 즉, 시편의 주변에 방사형 또는 직진성의 광을 방출하는 다수의 레이져 광원을 배치하고, 레이져 광원으로부터 방사된 후 시편의 표면에 부딪혀 반사되어 오는 레이져 광을 센싱하는 다수의 광센서를 배치한다. 경우에 따라서 레이져 광원 및 광센서의 위치를 제어하는 제어수단이 추가될 수 있다. 또한, 획득한 광센싱 정보에 따라 시편의 외곽 단면의 정보를 구하고, 이를 합성하여 외곽 단면을 추출하는 영상신호 처리 수단을 더 포함할 수 있다. 이는 레이져 광원을 이용하여 단면을 측정하는 일반적인 기술이므로 구체적인 구조에 관한 설명은 생략하기로 한다. In the case of using the laser technique, a plurality of cameras are synchronized to acquire a shape of the surface contour of the specimen by scanning laser light on the specimen to be measured and measuring an image of the surface contour of the specimen formed by the laser light. That is, a plurality of laser light sources for emitting radial or linear light is disposed around the specimen, and a plurality of optical sensors for sensing the laser light that is reflected from the laser light source after being emitted from the laser light source are reflected. In some cases, a control means for controlling the position of the laser light source and the optical sensor may be added. The method may further include image signal processing means for obtaining information on an outer cross section of the specimen according to the obtained light sensing information, and synthesizing the extracted cross section to extract the outer cross section. Since this is a general technique of measuring a cross section using a laser light source, a description of a specific structure will be omitted.

모아레 기법을 사용하는 경우에는 시편의 전체적인 형상을 얻을 수 있다는 장점이 있다. 물체의 등고선을 판단하는 모아레 기법에는 크게 그림자 모아레 기법과 투영 모아레 기법이 알려져 있다. 그림자 모아레 기법은 기준 격자(reference grating)를 측정 대상물 앞에 위치시킨 후 측정 대상물 앞의 격자에 빛을 영사하여 측정 대상물 위에 격자무늬의 그림자를 만들고 다른 각도에서 상기 기준격자를 통해서 그 그림자를 보았을 때 보이는 모아레 무늬를 분석하는 방식이다. 또한, 투영 모아레 기법은 물체 위의 격자무늬를 투영시키고, 이미지 검출을 위한 이미지 센서 앞에 또 다른 격자를 위치시킨 후, 이 다른 격자의 격자무늬를 통해서 보이는 모아레 무늬를 분석하는 방식이다. 이와 같이 모아레 무늬를 분석하여 3차원 영상을 도출하는 장치 및 알고리즘들은 다양하게 소개된 바 있으므로 그에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.(M. Kujawinska, "Use of Phasestepping Automatic Fringe Analysis in Moire interferometry," Applied Optics, 26(22) 4712~4714 참조, YB Choi, SW Kim, "Phase-shifting Grating Projection Moire Topography," Optical Engineering 37(3) 1005~1010 참조, SW Kim et al., "Two frequency phase-shifting projection moire topography," SPIE Vol. 3520, 36~42 참조)The moiré technique has the advantage of obtaining the overall shape of the specimen. The moiré technique for determining the contour of an object is largely known as a shadow moiré technique and a projection moiré technique. The shadow moiré technique places a reference grating in front of the object and then casts a light onto the grid in front of the object to create a shadow of the grid pattern on the object, which is visible when the shadow is viewed through the reference grid from a different angle. This is how moiré patterns are analyzed. In addition, the projection moire technique projects a grid pattern on an object, places another grid in front of an image sensor for image detection, and then analyzes the moire pattern seen through the grid pattern of the other grid. As described above, various devices and algorithms for analyzing 3D images by analyzing moiré patterns have been introduced. Therefore, detailed descriptions thereof will be omitted (M. Kujawinska, "Use of Phasestepping Automatic Fringe Analysis in Moire interferometry," See Applied Optics, 26 (22) 4712-4714, YB Choi, SW Kim, "Phase-shifting Grating Projection Moire Topography," Optical Engineering 37 (3) 1005-1010, SW Kim et al., "Two frequency phase- shifting projection moire topography, "see SPIE Vol. 3520, 36--42)

상기 방법에 의해 시편의 단면적을 측정할 수 있으며, 이를 각각의 그리드 별로 분할하여 저장부(30)에 저장하게 된다. 단면적은 각 그리드의 중심을 지나는 폭 방향의 단면을 기준으로 계산할 수 있고, 변형률과 마찬가지로 평균값을 계산할 수도 있다. 시편의 단면적 측정을 위한 기계적 구성은 일반적으로 사용되는 것이므로 구체적으로 도면에 도시하지는 않았다.By the above method, the cross-sectional area of the specimen can be measured, which is divided by each grid and stored in the storage unit 30. The cross-sectional area can be calculated based on the cross section in the width direction passing through the center of each grid, and the average value can be calculated like the strain. Since the mechanical configuration for measuring the cross-sectional area of the specimen is generally used, it is not specifically shown in the drawings.

이와 같이 하여, 각각의 그리드 별로 인장력과, 변형률과, 단면적을 측정하게 된다. 이중 인장력과 단면적과의 관계에서 응력을 계산할 수 있다. 본 발명에 의한 응력-변형률 측정 장치는 응력 계산부(31)와 데이터 처리부(32)를 더 포함한다. In this way, the tensile force, strain, and cross-sectional area are measured for each grid. The stress can be calculated from the relationship between the double tensile force and the cross-sectional area. The stress-strain measuring device according to the present invention further includes a stress calculator 31 and a data processor 32.

즉, 응력 계산부(31)는 저장부(30)에 저장되어 있는, 각각의 그리드에 대해 응력을 계산하여 이를 다시 저장한다. 이로써, 저장부(30)에는 그리드의 고유번호 별로 측정되거나 계산된 모든 데이터들이 저장되어 있다. That is, the stress calculation unit 31 calculates the stress for each grid stored in the storage unit 30 and stores it again. Thus, the storage unit 30 stores all data measured or calculated for each unique number of the grid.

데이터 처리부(32)는 앞에서 설명한 바와 같이, 각 그리드 별로 얻은 응력-변형률 간의 데이터를 중첩하게 된다. 이로서 최종적인 결과값이 얻어지게 된다.As described above, the data processor 32 overlaps the data between the stress-strain obtained for each grid. This gives the final result.

본 발명에서의 핵심은 이러한 모든 측정이 실시간으로 이루어진다는 점이고, 이러한 측정값 및 이를 통한 계산값이 정해진 시간에 따라 저장부에 저장된다는 점이다. The key point in the present invention is that all these measurements are made in real time, and these measurements and their calculations are stored in storage according to a defined time.

다만, 본 발명은 인터럽트 방식으로 수행될 수 있음은 앞에서 설명한 바와 같다. However, the present invention may be performed in an interrupt manner as described above.

이하, 상기의 장치들을 통해 본 발명에 의한 응력-변형률 측정 방법에 대해 설명하기로 한다. 도 7 내지 도 10은 본 발명에 의한 응력-변형률 측정 방법의 여러가지 실시예의 흐름도를 보여준다. Hereinafter, the stress-strain measurement method according to the present invention through the above devices will be described. 7 to 10 show flowcharts of various embodiments of a stress-strain measurement method according to the present invention.

본 발명은 표면상에 N개의 그리드가 표시된 시편을 사용하여 응력-변형률 곡선을 획득하는 방법이고, 시편에 인장력을 가하는 단계와, 시편에 가해지는 인장력을 실시간으로 측정하는 단계와, 시편의 표면에 표시된 각각의 그리드의 형상을 이미지 프로세싱을 이용하여 실시간으로 측정하고, 이로부터 각각의 그리드의 변형률을 계산하는 단계와, 각각의 그리드에 해당하는 단면적을 실시간으로 측정하고, 이로부터 각각의 그리드에 가해지는 응력을 계산하는 단계와, N개의 그리드에 해당하는 응력과 변형률의 관계를 중첩(superposition)하여 응력-변형률 곡선을 획득하는 단계를 포함한다. 각각의 단계에서 측정값 및 계산값을 저장부에 저장하는 단계가 수반될 수 있음은 당연하다. The present invention is a method of obtaining a stress-strain curve using a specimen marked with N grids on the surface, applying a tensile force to the specimen, measuring the tensile force applied to the specimen in real time, and the surface of the specimen The shape of each displayed grid is measured in real time using image processing, from which the strain of each grid is calculated, and the cross-sectional area corresponding to each grid is measured in real time and applied to each grid. Computing the losing stress, and obtaining a stress-strain curve by superposition the relationship between the stress corresponding to the N grid and the strain. It is obvious that each step may involve storing the measured and calculated values in the storage.

또한, 본 발명을 인터럽트 방식으로 적용한다면, 시편에 소정의 연신율 만큼 인장력을 가하는 제1 단계와, 제1 단계에서 가해지는 인장력을 측정하는 제2 단계와, 소정의 연신율 만큼 변형된 시편의 표면에 표시된 각각의 그리드의 형상을 이미지 프로세싱을 이용하여 측정하고, 이로부터 각각의 그리드의 변형률을 계산하는 제3 단계와, 각각의 변형된 그리드에 해당하는 단면적을 측정하고, 이로부터 각각의 그리드에 가해지는 응력을 계산하는 제4 단계와, N개의 그리드에 해당하는 응력과 변형률의 관계를 중첩(superposition)하여 응력-변형률 곡선을 획득하는 제5 단계를 포함하고, 제1 단계 내지 제5 단계를 원하는 최종 연신율까지 반복하여 행하는 것을 특징으로 할 수 있다. In addition, if the present invention is applied in an interrupt manner, the first step of applying a tensile force to the specimen by a predetermined elongation, the second step of measuring the tensile force applied in the first step, and the surface of the specimen deformed by a predetermined elongation The third step of measuring the shape of each displayed grid using image processing, calculating the strain of each grid therefrom, and measuring the cross-sectional area corresponding to each strained grid, and applying it to each grid And a fourth step of calculating the stress and a fifth step of superpositioning the relationship between the stresses and strains corresponding to the N grids to obtain a stress-strain curve. It may be characterized by performing repeatedly until the final elongation.

다만, 본 발명은 제공되는 모든 그리드의 값을 중첩할 필요는 없으며, 오차가 발생하는 그리드는 제외할 수 있다. 즉, 측정 및 중첩하는 그리드를 선별적으로 선택하여 본 발명을 수행할 수 있다. However, the present invention does not need to overlap values of all provided grids, and excludes grids in which an error occurs. That is, the present invention can be performed by selectively selecting the grids to measure and overlap.

즉, 표면상에 N개의 그리드가 표시된 시편을 사용하여 응력-변형률 곡선을 획득하는 방법에 있어서, N개의 그리드 중 측정을 원하는 n개의 그리드를 특정하는 단계와, 시편에 인장력을 가하는 단계와, 시편에 가해지는 인장력을 실시간으로 측정하는 단계와, 특정된 각각의 그리드의 형상을 이미지 프로세싱을 이용하여 실시간으로 측정하고, 이로부터 특정된 각각의 그리드의 변형률을 계산하는 단계와, 특정된 각각의 그리드에 해당하는 단면적을 실시간으로 측정하고, 이로부터 특정된 각각의 그리드에 가해지는 응력을 계산하는 단계와, 특정된 n개의 그리드에 해당하는 응력과 변형률의 관계를 중첩(superposition)하여 응력-변형률 곡선을 획득하는 단계를 포함한다. That is, in a method for obtaining a stress-strain curve using a specimen in which N grids are displayed on a surface, specifying a n grid among N grids to be measured, applying a tensile force to the specimen, and Measuring the tensile force applied to the grid in real time, measuring the shape of each grid specified in real time using image processing, calculating a strain of each grid specified therefrom, and each grid specified Measuring the cross-sectional area corresponding to and calculating the stress applied to each specified grid from the real-time, and superpositioning the stress and strain relationship corresponding to the specified n grids. Obtaining a step.

이의 다른 실시예로서, N개의 그리드 중 측정을 원하는 n개의 그리드를 특정하는 제1 단계와, 시편에 소정의 연신율 만큼 인장력을 가하는 제2 단계와, 제1 단계에서 가해지는 인장력을 측정하는 제3 단계와, 소정의 연신율 만큼 변형된 특정되어진 각각의 그리드의 형상을 이미지 프로세싱을 이용하여 측정하고, 이로부터 특정된 각각의 그리드의 변형률을 계산하는 제4 단계와, 특정된 각각의 그리드에 해당하는 단면적을 측정하고, 이로부터 특정된 각각의 그리드에 가해지는 응력을 계산하는 제5 단계와, 특정된 n개의 그리드에 해당하는 응력과 변형률의 관계를 중첩(superposition)하여 응력-변형률 곡선을 획득하는 제6 단계를 포함하고, 제2 단계 내지 상기 제6 단계를 원하는 연신율까지 반복하여 행할 수 있다. As another embodiment thereof, a first step of specifying n grids to be measured among N grids, a second step of applying a tensile force to the specimen by a predetermined elongation, and a third step of measuring tensile force applied in the first step And a fourth step of measuring the shape of each specified grid deformed by a predetermined elongation using image processing and calculating the strain of each specified grid therefrom, and corresponding to each specified grid. A fifth step of measuring a cross-sectional area, calculating a stress applied to each specified grid, and superpositioning the relationship between stress and strain corresponding to the specified n grids to obtain a stress-strain curve Including a sixth step, the second to sixth steps can be repeated to a desired elongation.

이하 본 발명에 의한 응력-변형률 측정 방법 및 그 장치에 대해 원리를 바탕으로 하여 설명을 하였다. 본 발명은 상기와 같은 실시예에 의해 권리범위가 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적인 사상을 가지고 있다면 모두 본 발명의 권리범위에 해당된다고 볼 수 있으며, 본 발명은 특허청구범위에 의해 권리범위가 정해짐을 밝혀둔다.
Hereinafter, the stress-strain measurement method and apparatus thereof according to the present invention have been described based on the principle. The present invention is not limited to the scope of the embodiments by the above embodiments, all having the technical spirit of the present invention can be seen to fall within the scope of the present invention, the present invention is the scope of the claims by the claims Note that is determined.

10 : 인장부재, 11 : 인장력 측정부, 21 : CCD 카메라, 22 : 이미지 프로세서부, 23 : 단면적 측정부, 30 : 저장부, 31 : 응력 계산부, 32 : 데이터 처리부10: tensile member, 11: tensile force measuring unit, 21: CCD camera, 22: image processor unit, 23: cross-sectional area measuring unit, 30: storage unit, 31: stress calculation unit, 32: data processing unit

Claims (6)

표면상에 N개의 그리드가 표시된 시편을 사용하여 응력-변형률 곡선을 획득하는 방법에 있어서,
상기 시편에 인장력을 가하는 단계와,
상기 시편에 가해지는 인장력을 실시간으로 측정하는 단계와,
상기 시편의 표면에 표시된 각각의 그리드의 형상을 이미지 프로세싱을 이용하여 실시간으로 측정하고, 이로부터 각각의 그리드의 변형률을 계산하는 단계와,
상기 각각의 그리드에 해당하는 단면적을 실시간으로 측정하고, 이로부터 각각의 그리드에 가해지는 응력을 계산하는 단계와,
N개의 그리드에 해당하는 응력과 변형률의 관계를 중첩(superposition)하여 응력-변형률 곡선을 획득하는 단계를 포함하는,
응력-변형률 곡선을 획득하는 방법.
A method of obtaining a stress-strain curve using a specimen marked with N grids on its surface,
Applying a tensile force to the specimen,
Measuring the tensile force applied to the specimen in real time;
Measuring the shape of each grid displayed on the surface of the specimen in real time using image processing and calculating the strain of each grid therefrom;
Measuring the cross-sectional area corresponding to each grid in real time and calculating a stress applied to each grid from the grid;
Superposition the stresses and strains corresponding to the N grids to obtain a stress-strain curve,
Method of obtaining a stress-strain curve.
표면상에 N개의 그리드가 표시된 시편을 사용하여 응력-변형률 곡선을 획득하는 방법에 있어서,
상기 시편에 소정의 연신율 만큼 인장력을 가하는 제1 단계와,
상기 제1 단계에서 가해지는 인장력을 측정하는 제2 단계와,
상기 소정의 연신율 만큼 변형된 시편의 표면에 표시된 각각의 그리드의 형상을 이미지 프로세싱을 이용하여 측정하고, 이로부터 각각의 그리드의 변형률을 계산하는 제3 단계와,
상기 각각의 변형된 그리드에 해당하는 단면적을 측정하고, 이로부터 각각의 그리드에 가해지는 응력을 계산하는 제4 단계와,
N개의 그리드에 해당하는 응력과 변형률의 관계를 중첩(superposition)하여 응력-변형률 곡선을 획득하는 제5 단계를 포함하고,
상기 제1 단계 내지 상기 제5 단계를 반복하여 행하는,
응력-변형률 곡선을 획득하는 방법.
A method of obtaining a stress-strain curve using a specimen marked with N grids on its surface,
A first step of applying a tensile force to the specimen by a predetermined elongation;
A second step of measuring the tensile force applied in the first step,
A third step of measuring the shape of each grid displayed on the surface of the specimen deformed by the predetermined elongation using image processing, and calculating the strain of each grid therefrom;
A fourth step of measuring a cross-sectional area corresponding to each of the deformed grids, and calculating stresses applied to the respective grids therefrom;
A fifth step of superposing a relationship between stresses and strains corresponding to the N grids to obtain a stress-strain curve,
Repeating the first to fifth steps,
Method of obtaining a stress-strain curve.
표면상에 N개의 그리드가 표시된 시편을 사용하여 응력-변형률 곡선을 획득하는 방법에 있어서,
상기 N개의 그리드 중 측정을 원하는 n개의 그리드를 특정하는 단계와,
상기 시편에 인장력을 가하는 단계와,
상기 시편에 가해지는 인장력을 실시간으로 측정하는 단계와,
상기 특정된 각각의 그리드의 형상을 이미지 프로세싱을 이용하여 실시간으로 측정하고, 이로부터 특정된 각각의 그리드의 변형률을 계산하는 단계와,
상기 특정된 각각의 그리드에 해당하는 단면적을 실시간으로 측정하고, 이로부터 특정된 각각의 그리드에 가해지는 응력을 계산하는 단계와,
상기 특정된 n개의 그리드에 해당하는 응력과 변형률의 관계를 중첩(superposition)하여 응력-변형률 곡선을 획득하는 단계를 포함하는,
응력-변형률 곡선을 획득하는 방법.
A method of obtaining a stress-strain curve using a specimen marked with N grids on its surface,
Specifying n grids to be measured among the N grids;
Applying a tensile force to the specimen,
Measuring the tensile force applied to the specimen in real time;
Measuring the shape of each specified grid in real time using image processing, and calculating the strain of each specified grid therefrom;
Measuring the cross-sectional area corresponding to each of the specified grids in real time, and calculating a stress applied to each of the specified grids;
Superposing a relationship between stress and strain corresponding to the specified n grids to obtain a stress-strain curve,
Method of obtaining a stress-strain curve.
표면상에 N개의 그리드가 표시된 시편을 사용하여 응력-변형률 곡선을 획득하는 방법에 있어서,
상기 N개의 그리드 중 측정을 원하는 n개의 그리드를 특정하는 제1 단계와,
상기 시편에 소정의 연신율 만큼 인장력을 가하는 제2 단계와,
상기 제1 단계에서 가해지는 인장력을 측정하는 제3 단계와,
상기 소정의 연신율 만큼 변형된 특정되어진 각각의 그리드의 형상을 이미지 프로세싱을 이용하여 측정하고, 이로부터 특정된 각각의 그리드의 변형률을 계산하는 제4 단계와,
상기 특정된 각각의 그리드에 해당하는 단면적을 측정하고, 이로부터 특정된 각각의 그리드에 가해지는 응력을 계산하는 제5 단계와,
상기 특정된 n개의 그리드에 해당하는 응력과 변형률의 관계를 중첩(superposition)하여 응력-변형률 곡선을 획득하는 제6 단계를 포함하고,
상기 제2 단계 내지 상기 제6 단계를 반복하여 행하는,
응력-변형률 곡선 획득 방법.
A method of obtaining a stress-strain curve using a specimen marked with N grids on its surface,
A first step of specifying n grids to be measured among the N grids;
A second step of applying a tensile force to the specimen by a predetermined elongation;
A third step of measuring the tensile force applied in the first step,
A fourth step of measuring the shape of each specified grid deformed by the predetermined elongation using image processing, and calculating the strain of each specified grid therefrom;
A fifth step of measuring a cross-sectional area corresponding to each of the specified grids, and calculating a stress applied to each of the specified grids;
A sixth step of obtaining a stress-strain curve by superpositioning a relationship between stress and strain corresponding to the specified n grids,
Repeating the second to sixth steps,
Method of obtaining stress-strain curves.
청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 하나에 있어서,
상기 그리드의 단면적을 측정하는 방법은, 레이져 기법 또는 모아레(Moire) 기법을 이용하는,
응력-변형률 곡선을 획득하는 방법.
The method according to any one of claims 1 to 4,
Method for measuring the cross-sectional area of the grid, using a laser technique or Moire (Moire) technique,
Method of obtaining a stress-strain curve.
표면상에 N개의 그리드가 표시된 시편을 사용하여 응력-변형률 곡선을 획득하는 장치에 있어서,
상기 시편에 인장력을 제공하는 인장부재와,
상기 인장부재에 제공되는 인장력의 측정을 위한 인장력 측정부와,
상기 시편의 표면에 표시된 각각의 그리드의 형상을 측정하는 CCD 카메라와,
상기 측정된 그리드의 형상을 이미지 프로세싱하여 각각의 그리드의 변형률을 계산하는 이미지 프로세서부와,
상기 각각의 그리드의 단면적의 측정을 위한 단면적 측정부와,
상기 측정된 인장력과 단면적을 통해 각각의 그리드에 가해지는 응력을 계산하는 응력 계산부와,
상기 계산된 응력 및 변형률을 저장 또는 측정하는 데이터 처리부를 포함하는,
응력-변형률 곡선을 획득하는 장치.
An apparatus for obtaining a stress-strain curve using a specimen marked with N grids on its surface,
A tension member for providing a tensile force to the specimen;
A tensile force measuring unit for measuring a tensile force provided to the tension member;
A CCD camera measuring the shape of each grid displayed on the surface of the specimen,
An image processor configured to calculate a strain of each grid by image processing the measured shape of the grid;
A cross-sectional area measuring unit for measuring a cross-sectional area of each grid;
A stress calculation unit calculating a stress applied to each grid through the measured tensile force and the cross-sectional area;
Including a data processor for storing or measuring the calculated stress and strain,
A device for obtaining a stress-strain curve.
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