KR20130011003A - Resonant column testing apparatus with image-based analysis system for deformation modes of specimen using high speed camera - Google Patents

Resonant column testing apparatus with image-based analysis system for deformation modes of specimen using high speed camera Download PDF

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KR20130011003A KR1020110071864A KR20110071864A KR20130011003A KR 20130011003 A KR20130011003 A KR 20130011003A KR 1020110071864 A KR1020110071864 A KR 1020110071864A KR 20110071864 A KR20110071864 A KR 20110071864A KR 20130011003 A KR20130011003 A KR 20130011003A
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Abstract

PURPOSE: A test piece image readable resonance column testing device is provided to measure the actual deformation of a test piece by reading images of scale marked on a membrane, thereby obtaining accurate data. CONSTITUTION: A lateral side of a test piece is surrounded by a membrane(M) and a drive plate(30) is fixed to an end portion of the test piece. A rotational vibrating force is applied to the driver plate so that the deformation rate of the test piece is obtained. The material properties of the test piece are obtained by using the obtained deformation rate. Scales(200) are marked on a portion being fixed to the test piece. A camera(100) photographing the scales is installed and the deformation rate of the test piece is calculated on a basis of the deformation of the scales according to an image interpretation.

Description

공시체 영상 판독식 공진주 시험기{RESONANT COLUMN TESTING APPARATUS WITH IMAGE-BASED ANALYSIS SYSTEM FOR DEFORMATION MODES OF SPECIMEN USING HIGH SPEED CAMERA}RESONANT COLUMN TESTING APPARATUS WITH IMAGE-BASED ANALYSIS SYSTEM FOR DEFORMATION MODES OF SPECIMEN USING HIGH SPEED CAMERA

본 발명은, 지반에서 채취한 시료인 공시체의 비틂전단시험을 수행하는 공진주 시험기에 있어서, 비틂전단시험 중에 발생되는 공시체의 변형을 영상 판독식으로 측정하는 공시체 영상 판독식 공진주 시험기에 관한 것이다.The present invention relates to a specimen image reading resonator column tester for measuring the deformation of the specimen generated during the torsion shear test by image reading method in the resonant column tester for performing a specimen shear test specimen, which is a sample taken from the ground. .

공진주 시험기는, 흙 시료에 대한 전단탄성계수 또는 감쇠정수를 구하는 비파괴식 시험기로서, 원주형의 흙 시료로 이루어지는 공시체를 챔버 내에 수용한 후에 지반의 환경에 맞추기 위하여 주위압(ambient stress)를 가하고 비틂 가진장치(vibration excitation device) 또는 종방향 가진장치를 이용한 가진(vibraion excitation)을 공시체에 가하면서 공시체의 변형율을 측정하며, 측정한 변형율에 근거하여 공시체의 전단탄성계수 또는 감쇠정수를 산출한다. The resonant column tester is a non-destructive type tester that obtains the shear modulus or damping constant of a soil sample. After receiving a specimen consisting of a cylindrical soil sample in a chamber, it is subjected to an ambient stress in order to match the environment of the ground. The strain of the specimen is measured by applying a vibration excitation device or a vibraion excitation to the specimen, and the shear modulus or damping constant of the specimen is calculated based on the measured strain.

여기서, 공시체에 비틂 가진(torsional vibration excitation)을 가하는 비틂전단시험(torsional shear test)은 공시체에 다양한 주파수로 비틂 가진을 하였을 때에 공시체의 저항에 의해 발생하는 토오크 및 비틂 변위를 측정한 후에, 측정한 데이터값에 공시체의 크기(단면적 및 길이)를 적용하여 전단응력(shear stress) 및 전단변형율(shear strain)을 산출하고, 산출한 전단응력 및 전단변형율의 상호관계에 근거하여 전단탄성계수와 감쇠정수를 구하는 시험이다.Here, the torsional shear test in which the torsional vibration excitation is applied to the specimen is measured after measuring the torque and the torsional displacement caused by the resistance of the specimen when the specimen is subjected to the torsional excitation at various frequencies. Shear stress and shear strain are calculated by applying the specimen size (section area and length) to the data values, and the shear modulus and damping constant based on the correlation between the calculated shear stress and shear strain Is a test to obtain.

이러한 공진주 시험기에 대한 종래기술로는 한국공개특허 제10-2009-0011204호, 한국등록특허 제10-0994424호 등이 있었으며, 이들 종래기술들에 근거하여 제작 사용되는 공진주 시험기는 내부 공간을 투시하게 도시한 도 1처럼 구성된다. Conventional technologies for such a resonant column tester have been disclosed in Korea Patent Publication No. 10-2009-0011204, Korean Patent No. 10-0994424, and the like, and the resonator column tester manufactured and used based on these prior arts has an internal space. It is constructed as shown in FIG.

상기 도 1을 참조하면 종래 공진주 시험기는 챔버(10), 서포트 플레이트(20), 드라이브 플레이트(30), 가진수단(40), 센싱수단(50), 컨트롤러(미도시) 및 특성산출장치(60)를 포함하여 구성된다. Referring to FIG. 1, the conventional resonant column tester includes a chamber 10, a support plate 20, a drive plate 30, an excitation means 40, a sensing means 50, a controller (not shown), and a characteristic calculation device ( 60).

챔버(10) 내부에 수용되는 공시체(S)는 지반에서 채취한 흙 등의 원기둥형 시료로서, 원통형의 멤브레인(M) 내부에 다져지고, 챔버(10) 바닥면 및 드라이브 플레이트(30)에 직접 고정하기 어려우므로 시편 고정단판(14, 15)을 상단 및 하단에 각각 고착한다. 이러한 시편 고정단판(14, 15)은 공시체(S)의 단부에 고착하기 위해서 일반적으로 공시체(S)와의 접촉면에 요철이 형성된 것을 사용한다.The specimen S accommodated in the chamber 10 is a cylindrical sample such as soil collected from the ground, and is compacted inside the cylindrical membrane M and directly on the bottom surface of the chamber 10 and the drive plate 30. Since it is difficult to fix, the specimen fixing end plates 14 and 15 are fixed to the top and bottom, respectively. The specimen fixed end plates 14 and 15 generally use those having irregularities on the contact surface with the specimen S in order to adhere to the ends of the specimen S.

상기 챔버(10)는 멤브레인(M)으로 외주면을 감싸고 상하단에 시편 고정단판(14, 15)을 고착한 공시체(S)를 내부 바닥면에 입설식으로 고정하게 하고 바닥면에 입설시킨 지주(12)의 상단에 환상의 고정 플레이트(13)을 고정하여 고정 플레이트(13)가 공시체(S)의 상단 둘레를 거리를 두고 감싸게 하며, 서포트 플레이트(20), 드라이브 플레이트(30), 가진수단(40) 및 센싱수단(50)을 내부에 설치한 후에 중공의 원통형 몸체(11')로 에워싸고 원통형 몸체(11')의 상부 개구를 상판(11)으로 덮어 밀폐하는 구조를 갖춘다. 도 1에는 도시되지 아니하였지만, 실제 지반에 상응하는 환경을 챔버(10) 내부에 조성하기 위해서 챔버(10)의 내부공간을 가압(예를 들면, 공압식으로 할 경우에 규정된 내부 기압으로 높임)하여 공시체(S)에 주위압을 가하는 수단도 설치된다.The chamber 10 is wrapped around the outer circumferential surface with a membrane (M) and the specimen (S) fixed to the upper and lower ends of the specimen fixing end plates (14, 15) to be fixed on the inner bottom surface and the post (12) Fixing the annular fixing plate 13 on the top of the) so that the fixing plate 13 wraps around the upper end of the specimen (S) at a distance, the support plate 20, the drive plate 30, the excitation means (40) ) And the sensing means 50 are enclosed with a hollow cylindrical body 11 ′ and covered with an upper plate 11 to seal the upper opening of the cylindrical body 11 ′. Although not shown in FIG. 1, the internal space of the chamber 10 is pressurized (for example, increased to an internal pressure defined in the case of pneumatic pressure) in order to create an environment corresponding to the actual ground inside the chamber 10. Means for applying an ambient pressure to the specimen S is also provided.

상기 서포트 플레이트(20)는 고정 플레이트(13)의 상측에 고정되되 볼트(21)의 채결 깊이 변경으로 높이 조절을 가능하게 고정되며, 공시체(S)의 상단에 여유있게 관통되는 환상의 형태로 형성된다. The support plate 20 is fixed to the upper side of the fixing plate 13 is fixed to be possible to adjust the height by changing the depth of extraction of the bolt 21, formed in the form of an annular shape penetrating the upper end of the specimen (S) with a margin do.

상기 드라이브 플레이트(30)는 상기 공시체(S)의 상단에 고착된 시편 고정단판(15)의 상면에 고정되며, 원판 형상에 가깝게 형성되고 외측으로 연장되는 돌기를 테두리를 따라 복수 개로 구비하여서 후술하는 자석(42)을 각각의 돌기에 설치할 수 있다. 여기서, 상기 서포트 플레이트(20)의 높이와 상기 드라이브 플레이트(30)의 높이는 후술하는 가진수단(40)의 코일(41) 및 자석(42) 간의 정확한 전자적 결합을 위해서 맞춘다. The drive plate 30 is fixed to the upper surface of the specimen fixed end plate 15 fixed to the upper end of the specimen (S), is formed close to the disk shape and provided with a plurality of protrusions along the rim to be described later to be described later The magnet 42 can be installed in each projection. Here, the height of the support plate 20 and the height of the drive plate 30 is matched for accurate electronic coupling between the coil 41 and the magnet 42 of the excitation means 40 to be described later.

상기 가진수단(40)은 상기 드라이브 플레이트(30)의 돌기들에 각각 고정되는 자석(42)과, 자석(42)의 위치에 맞게 상기 서포트 플레이트(20)의 상면에 설치되는 코일(41)을 포함하여 구성된다. 이에 따라, 상기 코일(41)에 전기를 공급하면 상기 코일(41)과 자석(42)의 전자석 상호작용에 의해서 상기 드라이브 플레이트(30)에 회동 가진력을 가할 수 있고, 이렇게 가해진 회동 가진력은 공시체(S)에 전달된다.The excitation means 40 has a magnet 42 fixed to the protrusions of the drive plate 30 and a coil 41 installed on the upper surface of the support plate 20 in accordance with the position of the magnet 42. It is configured to include. Accordingly, when electricity is supplied to the coil 41, a rotational excitation force may be applied to the drive plate 30 by the electromagnet interaction between the coil 41 and the magnet 42. S) is delivered.

상기 센싱수단(50)은 상기 가진수단(40)에 의한 회동 가진력을 가함에 따라 발생되는 상기 드라이브 플레이트(30)의 변위를 측정하는 구성요소로서, 드라이브 플레이트(30)의 수직 변위를 감지하는 선형변위측정기(51, LVDT), 드라이브 플레이트(30)의 회전 변위를 측정하는 프록시미터(52) 및 드라이브 플레이트(30)의 회전 가속도를 측정하는 가속도측정기(53)를 포함한다. The sensing means 50 is a component for measuring the displacement of the drive plate 30 generated by applying the rotational excitation force by the excitation means 40, a linear for detecting the vertical displacement of the drive plate 30 Displacement measuring device 51 (LVDT), a proxy meter 52 for measuring the rotational displacement of the drive plate 30 and an acceleration measuring instrument 53 for measuring the rotational acceleration of the drive plate (30).

상기 컨트롤러(미도시)는 상기 챔버(10) 내의 주위압 및 상기 코일(41)에의 전기공급을 제어한다.The controller (not shown) controls the ambient pressure in the chamber 10 and the supply of electricity to the coil 41.

상기 특성산출장치(60)는 비틂전단시험의 결과치를 얻는 장치로서, 상기 센싱수단(50)으로 공시체에 발생하는 토오크 및 비틀림 변위량을 측정하고 공시체의 단면적 및 길이를 적용하여 전단응력(shear stress) 및 전단변형율(shear strain)을 산출하며, 전단응력 및 전단변형율의 상호관계로부터 전단탄성계수 및 감쇠정수를 구한다.The characteristic calculation device 60 is a device for obtaining a result of the torsional shear test. The sensing means 50 measures the amount of torque and torsional displacement occurring in the specimen and applies the cross-sectional area and length of the specimen to shear shear. And shear strain are calculated, and the shear modulus and damping constant are obtained from the correlation between the shear stress and the shear strain.

이와 같이 구성되는 종래 공진주 시험기는, 상기 도 1처럼 셋팅된 상태에서 코일(41)에 공급되는 전기 주파수 및 전력(power)을 변경하면 코일(41)과 자석(42) 간의 전기전자적 상호작용에 의해서 드라이브 플레이트(30)에 회전 가진력이 가해지고, 가해진 회전 가진력이 공시체(S)에 전달되어 공시체(S)의 물성 특성에 의한 반응이 드라이브 플레이트(30)에 나타나므로, 회전 가진력이 가해질 시에 드라이브 플레이트(30)의 변위를 상기 센싱수단(50)으로 측정하여서 공시체(S)의 물성 특성(전단탄성계수와 감쇠정수)을 산출할 수 있다.In the conventional resonant column tester configured as described above, when the electric frequency and power supplied to the coil 41 in the set state as shown in FIG. 1 are changed, the electric and electronic interaction between the coil 41 and the magnet 42 is affected. By the rotational excitation force is applied to the drive plate 30, the applied rotational excitation force is transmitted to the specimen (S), the reaction due to the physical properties of the specimen (S) appears in the drive plate 30, when the rotational excitation is applied By measuring the displacement of the drive plate 30 by the sensing means 50 it is possible to calculate the physical properties (shear modulus and damping constant) of the specimen (S).

하지만, 종래 공진주 시험기는, 드라이브 플레이트(30)의 회전 변위를 측정하는 프록시미터(52)를 드라이브 플레이트(30)의 상부에 설치해야 하여 드라이브 플레이트(30)의 상부 구조가 복잡하고 설치하기도 어려울 뿐만 아니라, 미소하게 발생하는 공시체(S)의 전단변위를 얻어야 하는 조건에서 프록시미터(52)의 부정확성에 의해 정확한 데이터를 얻기도 어려워 동일 조건하에 반복 실험해야 하며, 이는 반복 실험 중에 공시체(S)의 수축이 발생하여 동일 조건을 만들기 위해 도 1처럼 셋팅된 것을 해체하고 내부 상태를 조정한 후에 재셋팅하는 번거로움이 있다.However, in the conventional resonant column tester, the proxy meter 52 for measuring the rotational displacement of the drive plate 30 should be installed on the top of the drive plate 30, so that the upper structure of the drive plate 30 may be complicated and difficult to install. In addition, it is difficult to obtain accurate data due to the inaccuracy of the proxy meter 52 under the condition that the shear displacement of the small specimen (S) should be generated. Therefore, the specimen (S) should be repeated under the same conditions. There is a hassle of disassembling the set as shown in FIG.

또한, 종래 공진주 시험기는 공시체(S) 자체의 변위를 측정하는 것이 아니라 공시체(S)의 단부에 고정된 드라이브 플레이트(30)의 변위를 측정하여 공시체(S)의 변위를 간접 측정하는 방식을 취하므로, 공시체(S)와 드라이브 플레이트(30)의 고정상태에 영향을 받게 된다. 즉, 공시체(S)의 상부에 고정한 시편 고정단판(15)을 드라이브 플레이트(30)에 견고하게 고정할 수는 있지만, 공시체(S)와 시편 고정단판(15) 간의 고착상태는 그에 비해 견고하게 고정되지 아니하므로, 드라이브 플레이트(30)의 회전량과 공시체(S) 단부의 회전량 간에 차이가 발생할 수 있다. 이에 더하여, 공시체(S)의 하단과 하단측 시편 고정단판(14)과도 회전량의 차이가 발생하여, 공시체(S)의 실제 변위와는 차이가 발생할 수 있다.In addition, the conventional resonant column tester is a method of measuring the displacement of the specimen (S) indirectly by measuring the displacement of the drive plate 30 fixed to the end of the specimen (S) instead of measuring the displacement of the specimen (S) itself. Therefore, it is affected by the fixed state of the specimen (S) and the drive plate (30). That is, although the specimen fixed end plate 15 fixed to the upper portion of the specimen (S) can be firmly fixed to the drive plate 30, the adhered state between the specimen (S) and the specimen fixed end plate (15) is firmly compared thereto. Since it is not fixed, a difference may occur between the amount of rotation of the drive plate 30 and the amount of rotation of the specimen (S) end. In addition, a difference in rotation amount may also occur between the lower end of the specimen S and the lower specimen side end plate 14, and a difference from the actual displacement of the specimen S may occur.

KR 10-2009-0011204 A 2009.02.02.KR 10-2009-0011204 A 2009.02.02. KR 10-0994424 B1 2010.11.16.KR 10-0994424 B1 2010.11.16.

따라서, 본 발명의 목적은, 공시체(S)의 변위를 정확하게 측정하고, 드라이브 플레이트(30)의 상면측을 간소화한 공시체 영상 판독식 공진주 시험기를 제공하는 것이다.Accordingly, it is an object of the present invention to provide a specimen image-reading resonant column tester that accurately measures the displacement of specimen S and simplifies the upper surface side of drive plate 30.

본 발명의 다른 목적은, 드라이브 플레이트(30)를 통한 간접적 측정방식이 아니라 공시체(S) 자체의 변위를 직접 측정하는 공시체 영상 판독식 공진주 시험기를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a specimen image-reading resonant column tester which directly measures the displacement of the specimen S itself, rather than the indirect measurement method through the drive plate 30.

본 발명의 또 다른 목적은, 공시체(S)의 구속상태도 감시하여 정확한 데이터의 산출을 위한 시험환경 하에 공시체(S)의 물성 특성을 얻을 수 있는 공시체 영상 판독식 공진주 시험기를 제공하는 것이다.It is still another object of the present invention to provide a specimen image-reading resonant column tester capable of monitoring the confinement state of specimen S to obtain physical properties of specimen S under a test environment for accurate data calculation.

상기한 과제를 달성하기 위해 본 발명은, 시료인 공시체(S)를 멤브레인(M)으로 측면을 감싸고 단부에 드라이브 플레이트(30)를 고정한 후에 드라이브 플레이트(30)에 회전 가진력을 가하면서 공시체(S)의 변형율을 획득하여 공시체(S)의 물성 특성치를 얻는 공진주 시험기에 있어서, 공시체(S)에 고정되는 부분에 눈금(200)이 새겨지고, 상기 눈금(200)을 촬영하는 카메라(100)가 설치되며, 영상 판독에 따른 눈금(200)의 변형에 근거하여 공시체의 변형율을 산출함을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the present invention, while the specimen (S) as a sample wraps the side with a membrane (M) and fixed the drive plate 30 to the end, while applying a rotational excitation force to the drive plate 30 specimen (S) In the resonant column tester which obtains the properties of the specimen S by obtaining a strain rate of), a scale 200 is engraved on a portion fixed to the specimen S, and the camera 100 photographing the scale 200. Is installed, and calculates the strain of the specimen based on the deformation of the scale 200 according to the image reading.

상기 눈금(200)은, 상기 멤브레인(M)의 표면에 새겨지는 눈금(202)을 포함하고, 상기 멤브레인(M)의 표면에 새겨진 눈금(202)의 변형에 근거하여 공시체(S)의 변형율을 산출함을 특징으로 한다.The scale 200 includes a scale 202 engraved on the surface of the membrane M, and based on the deformation of the scale 202 engraved on the surface of the membrane M, the strain of the specimen S is measured. It is characterized by calculating.

상기 눈금(200)은, 상기 드라이브 플레이트(30)의 표면에 새겨지는 눈금(201)을 포함하고, 상기 드라이브 플레이트(30)의 표면에 새겨진 눈금(201)의 변형에 근거하여 상기 드라이브 플레이트(30)의 회전 변위량을 산출한 후에 공시체(S)의 전단 변형율을 산출함을 특징으로 한다.The scale 200 includes a scale 201 engraved on the surface of the drive plate 30 and is based on the deformation of the scale 201 engraved on the surface of the drive plate 30. After calculating the amount of rotational displacement of the) is characterized in that the shear strain of the specimen (S) is calculated.

상기 메브레인(M)의 표면에 새겨지는 눈금(202)은, 멤브레인(M)의 상단에서 시작하여 하단에 이르게 새겨지고, 상기 멤브레인(M)의 표면에 새겨진 눈금(202)의 변형에 근거하여 공시체(S)의 높이별 변형율을 산출함을 특징으로 한다.The scale 202 engraved on the surface of the membrane M is engraved from the top of the membrane M to the bottom and based on the deformation of the scale 202 engraved on the surface of the membrane M. It is characterized by calculating the strain for each height of the specimen (S).

상기 메브레인(M)의 표면에 새겨지는 눈금(202)은, 격자형 눈금임을 특징으로 한다.The scale 202, which is inscribed on the surface of the membrane M, is characterized in that the grid scale.

상기 멤브레인(M)의 표면에 새겨진 눈금(202)의 수직 변형에 근거하여 공시체(S)의 신축 변형율을 산출함을 특징으로 한다.The elastic strain of the specimen S is calculated based on the vertical deformation of the scale 202 engraved on the surface of the membrane M.

상기 멤브레인(M)의 표면에 새겨진 눈금(202)을 촬영하기 위한 카메라는, 2대를 마련하여 하나는 상기 눈금(202)의 상부측을 촬영하고 다른 하나는 상기 눈금(202)의 하부측을 촬영하게 설치함을 특징으로 한다.The camera for photographing the scale 202 engraved on the surface of the membrane M is provided with two units, one for photographing the upper side of the scale 202 and the other for lowering the scale 202. Characterized in that the installation to shoot.

상기 눈금(200)은, 상기 드라이브 플레이트(30)의 표면에 새겨지는 눈금(201)과, 상기 멤브레인(M)의 표면에 새겨지는 눈금(202)을 포함하고, 상기 눈금들(201, 202)을 각각 촬영한 영상의 판독에 근거하여 얻는 상기 드라이브 플레이트(30)의 회전 변위와 상기 드라이브 플레이트(30)에 고정된 공시체(S) 단부의 비틀림 변위를 상호 비교하여서, 공시체(S)와 드라이브 플레이트(30)의 고정된 상태를 감시함을 특징으로 한다.The scale 200 includes a scale 201 engraved on the surface of the drive plate 30, a scale 202 engraved on the surface of the membrane M, and the scales 201 and 202. By comparing the rotational displacement of the drive plate 30 and the torsional displacement of the end portion of the specimen S fixed to the drive plate 30, respectively, based on the reading of the captured images. It is characterized in that for monitoring the fixed state of (30).

상기와 같이 구성되는 본 발명은 공시체(S)에 고정되는 멤브레인(M) 또는 드라이브 플레이트(30)에 눈금을 새기어 눈금의 변형을 영상 판독으로 측정하므로, 종래 영점 조정 등의 부정확성에 의해 오차를 야기하던 프록시미터 또는 선형변위측정기에 비해 더욱 정확하게 측정할 수 있고, 가진하기 전의 셋팅작업도 용이하다.The present invention configured as described above is engrave a scale on the membrane (M) or the drive plate (30) fixed to the specimen (S) to measure the deformation of the scale by reading the image, causing an error due to inaccuracy such as conventional zero adjustment It is more accurate than conventional proxy meters or linear displacement meters, and it is easy to set up before excitation.

또한, 본 발명은 멤브레인(M)에 새긴 눈금의 이미지를 판독하여 공시체(S)의 실제 변형량을 측정할 수 있으므로, 드라이브 플레이트(30)를 통한 간접적인 측정방식을 보완하여 더욱 정확한 데이터를 얻을 수 있고, 이에 더하여, 공시체(S)의 부위별 변형량도 측정할 수 있어서 가진에 의한 공시체(S)의 전체적인 변형 특성도 정확하게 얻을 수 있다.In addition, the present invention can measure the actual amount of deformation of the specimen (S) by reading the image of the graduation stamped on the membrane (M), it is possible to obtain more accurate data by supplementing the indirect measurement method through the drive plate (30) In addition, the amount of deformation for each part of the specimen S can also be measured, so that the overall deformation characteristics of the specimen S due to excitation can be accurately obtained.

또한, 본 발명은 드라이브 플레이트(30)와 공시체(S) 간의 구속상태도 감시하여 구속상태의 약화에 따른 데이터의 오류를 방지할 수 있는 실험환경 기반을 제공한다.In addition, the present invention also provides a test environment base that can prevent the error of data due to the weakening of the restrained state by monitoring the restraint state between the drive plate 30 and the specimen (S).

도 1은 종래 공진주 시험기의 투시 사시도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 공시체 영상 판독식 공진주 시험기의 내부를 투시하게 한 사시도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 공시체 영상 판독식 공진주 시험기의 내부를 투시하게 한 측면도.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 공시체 영상 판독식 공진주 시험기에 있어서, 드라이브 플레이트(30)에 회전 가진력을 가하기 전의 공시체(S)의 사시도.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 공시체 영상 판독식 공진주 시험기에 있어서, 드라이브 플레이트(30)에 회전 가진력을 가한 후의 공시체(S)의 사시도.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 공시체 영상 판독식 공진주 시험기에 있어서, 멤브레인(M)의 표면에 새긴 눈금을 격자형으로 할 수 있음을 보여주는 도면.1 is a perspective view of a conventional resonant column tester.
Figure 2 is a perspective view of the inside of the specimen image reading resonant column tester according to an embodiment of the present invention.
Figure 3 is a side view of the inside of the specimen image read-out resonant column tester according to an embodiment of the present invention.
4 is a perspective view of a specimen S before applying a rotational excitation to the drive plate 30 in the specimen image-reading resonant column tester according to the embodiment of the present invention.
5 is a perspective view of the specimen S after applying a rotational excitation force to the drive plate 30 in the specimen image-reading resonant column tester according to the embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a diagram illustrating a specimen image-reading resonant column tester according to an embodiment of the present invention, which may have a lattice inscribed on the surface of the membrane (M).

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 당해 분야에 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 설명한다. 첨부된 도면들에서 구성 또는 작용에 표기된 참조번호는, 다른 도면에서도 동일한 구성 또는 작용을 표기할 때에 가능한 한 동일한 참조번호를 사용하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, 하기에서 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지의 기능 또는 공지의 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. It should be noted that, in the drawings, the same reference numerals are used to denote the same or similar components in other drawings. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS In the following description of the present invention, 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.

도 2 및 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 공시체 영상 판독식 공진주 시험기를 설명하기 위한 도면으로서, 도 2는 사시도이고 도 3은 측면도이며, 도 2 및 도 3을 도시할 시에 내부를 투시하게 도시하였다.2 and 3 are diagrams for explaining a specimen image reading resonant column tester according to an embodiment of the present invention, Figure 2 is a perspective view, Figure 3 is a side view, the interior when showing Figures 2 and 3 Shown through perspective.

상기 도 2 및 도 3은 참조하면 본 발명의 실시예에 따른 공진주 시험기는, 종래 공진주 시험기를 도시한 도 1을 참조하여 본 발명의 해결하려는 과제에 기술한 바와 같이 중공관형 멤브레인(M)의 내부에 다져지고 상하단에 각각 시편 고정단판(14, 15)를 고착한 공시체(S)를 챔버(10)의 바닥면에 입설한 상태에서 서포트 플레이트(20), 드라이브 플레이트(30), 가진수단(40) 및 가속도측정기(53)를 장착한 후에 원통형 몸체(11') 및 상판(11)으로 내부를 밀폐하고, 가진수단(40)에 전기를 공급하여 드라이브 플레이트(30)에 가진력을 가하고 드라이브 플레이트(30)의 변위량에 따라 공시체(S)의 전단탄성계수 및 감쇠정수을 특성산출장치(300)로 산출한다. 상기 도 2 및 도 3에는 도시되지 아니하였지만 챔버(10)의 내부 기압을 높이는 장치와 상기 드라이브 플레이트(30)의 회전 가진력을 가하기 위한 장치도 구비된다.2 and 3 refer to the resonant column tester according to an embodiment of the present invention, the hollow tube membrane (M) as described in the problem to be solved of the present invention with reference to FIG. The support plate 20, the drive plate 30, and the excitation means in which the specimen S, which is compacted in the interior and fixed to the upper and lower ends of the specimen fixed end plates 14 and 15, is placed on the bottom surface of the chamber 10. After the 40 and the accelerometer 53 are mounted, the inside is sealed by the cylindrical body 11 'and the upper plate 11, and electricity is supplied to the excitation means 40 to apply excitation force to the drive plate 30 and drive According to the displacement amount of the plate 30, the shear modulus and damping constant of the specimen S are calculated by the characteristic calculation device 300. Although not shown in FIGS. 2 and 3, a device for increasing the internal pressure of the chamber 10 and a device for applying a rotational excitation force of the drive plate 30 are also provided.

여기서, 공시체(S)를 에워싸거나 고착되는 멤브레인(M) 및 시편 고정단판(14, 15), 챔버(10)의 구조, 챔버(10)의 내부에 장착되는 서포트 플레이트(20), 드라이브 플레이트(30) 및 가진수단(40), 센싱수단(50) 중에 가속도측정기(53) 등은 도 1을 참조하여 설명한 바와 같이 종래 공진주 시험기를 구성하는 요소와 동일하므로, 중복하여 상세하게 설명하지 아니하고 간략하게만 기술한다. 공진주 시험기는 밀폐되는 챔버(10)의 내부에 공시체(S)를 입설식으로 세워 공시체(S)의 하부를 고정하고 공시체(S)의 상부에 드라이브 플레이트(30)를 고정되며, 드라이브 플레이트(30)의 테두리에 연장되게 고정되는 자석(42)에 전기전자적으로 상호작용하여 자석(42)에 힘을 가하는 코일(41)을 드라이브 플레이트(30)의 둘레를 따라 환형으로 고정되는 서포트 플레이트(20)에 설치하여서, 코일(41)에 공급되는 전기에 의해 드라이브 플레이트(30)에 회전 가진력을 가하게 한다. 그리고, 드라이브 플레이트(30)에 회전 가진력을 가할 시에 드라이브 플레이트(30)의 변위를 측정하여 공시체(S)의 전단탄성계수 및 감쇠정수을 산출한다. 도 1을 참조하면, 종래 공진주 시험기에서 드라이브 플레이트(30)의 회전 변위를 측정하는 프록시미터(52)는, 일단이 서포트 플레이트(20)에 고정된 상태에서 드라이브 플레이트(30)의 상면에 고정되는 타겟과의 이격 변화를 감지하여 드라이브 플레이트(30)의 회전변위를 측정하고, 선형변위측정기(51, LVDT)는 상기 프록시미터(52)의 지지프레임에 고정된 상태에서 드라이브 플레이트(30)의 수직 변위를 측정하여 공시체(S)의 전단 회전변위 및 수축에 따른 수직 변위를 얻었다. Here, the membrane (M) and the specimen fixed end plate (14, 15), the structure of the chamber 10, the support plate 20 mounted inside the chamber 10, the drive plate to surround or adhere to the specimen (S) 30, the excitation means 40, and the sensing means 50, the accelerometer 53 and the like are the same as the elements constituting the conventional resonant column tester as described with reference to Figure 1, and will not be described in detail in duplicate Describe only briefly. The resonant column tester sets up the specimen S in the sealed chamber 10 in a standing manner to fix the lower portion of the specimen S and the drive plate 30 on the upper portion of the specimen S, and the drive plate ( A support plate 20 in which an coil 41, which is electrically and electronically interacted with the magnet 42 that is fixedly extended to the rim of 30, exerts a force on the magnet 42, is annularly fixed along the circumference of the drive plate 30. ), The rotational excitation force is applied to the drive plate 30 by electricity supplied to the coil 41. Then, when the rotational excitation force is applied to the drive plate 30, the displacement of the drive plate 30 is measured to calculate the shear modulus and damping constant of the specimen S. Referring to FIG. 1, the proxy meter 52 that measures the rotational displacement of the drive plate 30 in the conventional resonant column tester is fixed to the upper surface of the drive plate 30 with one end fixed to the support plate 20. The rotational displacement of the drive plate 30 is measured by sensing a change in the distance from the target, and the linear displacement measuring device 51 (LVDT) is fixed to the support frame of the proxy meter 52 of the drive plate 30. The vertical displacement was measured to obtain the vertical displacement according to the shear rotational displacement and contraction of the specimen (S).

반면에, 본 발명의 실시예에 따른 공진주 시험기는, 상기 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 프록시미터(52) 및 선형변위측정기(51)를 구비하지 아니하고, 대신에 공시체(S)의 회전 변위 및 수직 변위를 영상 판독으로 얻으며, 가속도측정기(53)는 구비한다.On the other hand, the resonant column tester according to the embodiment of the present invention, as shown in Figure 2 and 3, does not have a proxy meter 52 and the linear displacement meter 51, instead of the specimen (S) The rotational displacement and the vertical displacement of are obtained by image reading, and the accelerometer 53 is provided.

다음으로, 종래 공진주 시험기와 차이 나는 본 발명의 특징들로서, 드라이브 플레이트(30)의 회전 변위량을 카메라 영상으로 측정하기 위한 구성요소들과, 공시체(S) 자체의 변위량을 카메라 영상으로 측정하기 위한 구성요소들과, 영상 처리로 변위량을 측정하여 공시체(S)의 물성 특성(전단탄성계수 및 감쇠정수)을 산출하는 특성산출장치(300)에 대해 설명한다.
Next, as a feature of the present invention, which is different from the conventional resonant column tester, components for measuring the displacement amount of rotation of the drive plate 30 as a camera image, and for measuring the displacement amount of the specimen S itself as a camera image The components and the characteristic calculation device 300 for calculating the physical properties (shear modulus and damping constant) of the specimen S by measuring the displacement amount by image processing will be described.

본 발명의 실시예에 따른 공진주 시험기는, 공시체(S)에 고정되는 부분에 눈금(200 : 201. 202, 202')을 새기고, 새긴 눈금(200 : 201. 202, 203)을 카메라(100 : 101, 102, 102')로 촬영하며, 촬영하여 얻은 영상에서 눈금 이미지의 변형을 특성산출장치(300)에서 판독하여 공시체(S)의 변위량을 산출한 후에 이에 근거하여 물성 특성(전단탄성계수 및 감쇠정수)을 얻는다. 여기서, 눈금(200 : 201. 202, 202')이 새겨지는 부분은 공시체(S)의 외주면을 감싸는 멤브레인(M) 또는 공시체(S)의 상부에 고정된 드라이브 플레이트(30)의 표면이고, 카메라(100 : 101, 102, 102')는 눈금(200 : 201. 202, 202')을 촬영할 수 있는 챔버(10)의 내부에 설치된다.Resonant column tester according to an embodiment of the present invention, the engraving (200: 201.202, 202 ') to the portion fixed to the specimen (S), carved graduations (200: 201. 202, 203) to the camera 100 : 101, 102, 102 '), the deformation of the scale image in the obtained image is read by the characteristic calculation device 300 to calculate the displacement amount of the specimen (S) based on this property characteristics (shear modulus modulus) And attenuation constant). Here, the portion where the scales 200: 201. 202, 202 'are engraved is a surface of the drive plate 30 fixed to the membrane M or the upper part of the specimen S surrounding the outer circumferential surface of the specimen S, and the camera (100: 101, 102, 102 ') is provided inside the chamber 10 capable of capturing the scales 200: 201, 202, 202'.

구체적으로 설명하면, 드라이브 플레이트(30)의 회전 변위를 측정하기 위해서, 종래처럼 프록시미터(52)를 드라이브 플레이트(30)에 장착하지 아니하고, 대신에 드라이브 플레이트(30)의 상면에 눈금(200:201)을 새기고, 이 눈금(200 : 201)을 촬영하기 위한 카메라(100 : 101)를 상판(11)의 저면에 고정한다. 그리고, 특성산출장치(300)는 상기 카메라(100: 101)에서 촬영된 영상에서 눈금(200:201)의 변형량을 판독하여 드라이브 플레이트(30)의 회전 변위를 산출하도록 구성된다.Specifically, in order to measure the rotational displacement of the drive plate 30, the proxy meter 52 is not mounted on the drive plate 30 as in the prior art, and instead, the scale 200 is formed on the upper surface of the drive plate 30. 201) is carved and the camera 100: 101 for capturing this scale 200: 201 is fixed to the bottom face of the upper plate 11. The feature calculating apparatus 300 is configured to read the deformation amount of the scale 200: 201 from the image photographed by the camera 100: 101 to calculate the rotational displacement of the drive plate 30.

본 발명의 실시예를 설명하기 첨부된 도 2 및 도 3에서, 상기 드라이브 플레이트(30)의 상면에 새긴 눈금(200:201)은 상기 드라이브 플레이트(30)의 중심을 기준으로 원호를 그리는 방향으로 새겨지지만, 도면에 도시된 눈금의 형태에 한정할 필요는 없다. 2 and 3, the scales 200: 201 engraved on the upper surface of the drive plate 30 are drawn in a direction of drawing an arc based on the center of the drive plate 30. Although engraved, it is not necessary to limit the shape of the scale shown in the drawings.

본 발명의 실시예에서 상기 특성산출장치(300)는, 입자화상속도계측(Particle Image Velocimetry) 기법으로 드라이브 플레이트(30)의 회전 변위를 획득하도록 구성될 수 있다. 즉, 카메라로 촬영되는 영상을 판독함으로써 눈금(200:201)에서 간격을 이루게 연속으로 새겨진 단위 눈금들(유동장의 입자들)을 감지하여 변위량을 산출하는 입자화상속도계측 기법을 사용하여 상기 드라이브 플레이트(30)의 회전 변위를 산출하는 것이다. 이와 같이 산출한 드라이브 플레이트(30)의 변위량은 공시체(S)의 전단 회전변형량에 대응된다. 입자화상속도계측 기법은 측정 대상의 속도장 정보를 제공하는 기법으로서 유동장의 입자(본 발명에서는 눈금) 변위를 영상처리로 산출하는 일반적으로 알려진 기술이므로 상세 설명을 생략한다.
In the embodiment of the present invention, the feature calculation apparatus 300 may be configured to obtain a rotational displacement of the drive plate 30 by a particle image velocity measurement technique. In other words, the drive plate using a particle image velocity measurement technique that detects the unit scales (particles in the flow field) engraved continuously at intervals in the scale (200: 201) by reading the image taken by the camera and calculates the displacement amount The rotational displacement of 30 is calculated. The displacement amount of the drive plate 30 calculated as described above corresponds to the shear rotational deformation amount of the specimen S. The particle image velocity measurement technique is a technique for providing velocity field information of a measurement target, and thus a detailed description thereof is omitted since it is a generally known technique for calculating particle (distribution scale) displacement of a flow field by image processing.

이러한 드라이브 플레이트(30)의 회전 변위량에 근거하여 공시체(S)의 전단 변위량을 측정하는 간접 측정방식은 드라이브 플레이트(30)에 고정되는 시편 고정단판(15)을 공시체(S)의 상단에 어느 정도 견고하게 고착하였는가에 따라 결과치의 정확성이 좌우된다. Indirect measurement method for measuring the shear displacement of the specimen (S) based on the rotational displacement amount of the drive plate 30 is to some extent the specimen fixed end plate 15 fixed to the drive plate 30 to the upper end of the specimen (S) The accuracy of the results depends on the firm fixation.

다음으로, 본 발명의 실시예는 공시체(S) 자체의 실제 변형량을 직접 측정하기 위해서, 공시체(S)의 외주면을 감싸는 멤브레인(M)의 표면에 눈금(200: 202,202')을 새기고, 이 눈금(200:202,202')을 촬영하기 위한 카메라(100:102,102')를 공시체(S)의 측면 방향으로 이격되게 설치한다. 그리고, 상기 특성산출장치(300)는, 멤브레인(M)의 표면에 새긴 눈금(200: 202,202')의 이미지의 변형에 근거하여 공시체(S)의 변형량을 산출한다. Next, in the embodiment of the present invention, in order to directly measure the actual deformation amount of the specimen S itself, the scales 200: 202 and 202 'are engraved on the surface of the membrane M surrounding the outer circumferential surface of the specimen S. Cameras 100: 102 and 102 'for capturing (200: 202, 202') are spaced apart in the lateral direction of the specimen S. In addition, the characteristic calculation device 300 calculates the deformation amount of the specimen S based on the deformation of the image of the scales 200 (202, 202 ') engraved on the surface of the membrane (M).

상기 멤브레인(M)에 새기는 눈금(200:202,202')은 멤브레인(M)의 상단에서 시작하여 하단에 이르게 새겨져서, 공시체(S)의 수직 방향 전체의 변위량을 높이별로 측정할 수 있게 한다. 여기서, 드라이브 플레이트(30)에 고정되는 공시체(S) 상단의 회전 변위량도 산출할 수 있어서, 실제 공시체(S)에 발생하는 전단 변형율을 얻는다.The scales 200: 202, 202 ′ stamped on the membrane M are carved from the top of the membrane M to the bottom, so that the entire displacement of the specimen S in the vertical direction can be measured for each height. Here, the amount of rotational displacement of the upper end of the specimen S fixed to the drive plate 30 can also be calculated, so that the shear strain generated in the actual specimen S is obtained.

한편, 챔버(10)의 내부 폭은 필요 이상으로 크게 하지 아니하므로, 챔버(10) 내벽과 공시체(S)의 외주면 사이의 공간에 설치할 카메라(100:102,102')를 두 대 마련하여 하나는 눈금(200:202,202')의 상부측을 촬영하고 하나는 눈금(200:202,202')의 하부측을 촬영하게 하는 것이 좋다. 그리고, 카메라(100:102,102')는 광각 카메라로 구성하는 것이 바람직하다. 본 발명의 실시예에서는 상기 멤브레인(M)에 새기는 눈금(200:202,202')을 멤브레인(M)의 외주면에 두 개 새겨서 어느 하나의 눈금(200:202) 하부측을 하나의 카메라(100:102)로 촬영하고 다른 하나의 눈금(200:202') 상부측을 나머지 카메라(100:102')로 촬영하도록 구성하여서 카메라를 설치하기 편하다.
On the other hand, since the inner width of the chamber 10 is not made larger than necessary, two cameras 100: 102 and 102 'to be installed in the space between the inner wall of the chamber 10 and the outer circumferential surface of the specimen S are provided and one scale is provided. It is good to photograph the upper side of (200: 202,202 ') and one of the lower side of scales 200: 202,202'. The cameras 100: 102 and 102 ′ are preferably configured as wide-angle cameras. In the exemplary embodiment of the present invention, two scales (200: 202, 202 ′) engraved on the membrane (M) are engraved on the outer circumferential surface of the membrane (M), and one camera (100: 102) is disposed on the lower side of the scale (200: 202). It is easy to install the camera by configuring to shoot with and to shoot the other side of the scale (200: 202 ') with the other camera (100: 102').

도 4 및 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 공진주 시험기로 비틂전단시험을 실시할 때에 공시체(S)의 변위 양태를 보여주기 위한 도면으로, 도 4는 드라이브 플레이트(30)에 회전 가진력을 가하기 전의 상태이고, 도 5는 드라이브 플레이트(30)에 회전 가진력을 가한 후 최대로 비틀린 상태이다. 여기서, 상기 도 4 및 도 5는 공시체(S)의 비틀림 상태를 보여주기 위한 것이므로 공시체(S)의 단부에 고착된 시편 고정단판(14, 15) 및 드라이브 플레이트(30)만 도시하였고, 도 5의 경우에 실제 공시체(S)의 최대 전단변형율은 매우 작은 값이지만, 본 발명을 보다 명확하게 이해시키기 위해서 드라이브 플레이트(30)의 회전각(즉 공시체의 전단 변형에 따른 회전각)을 과도하게 키워 도시하였다.4 and 5 are views for showing the displacement of the specimen (S) when performing the torsional shear test with a resonant column tester according to an embodiment of the present invention, Figure 4 is a rotational excitation force on the drive plate 30 Before the application, Figure 5 is in a state of maximum twist after applying the rotational excitation force to the drive plate (30). 4 and 5 are to show the torsional state of the specimen (S), so only the specimen fixed end plates (14, 15) and the drive plate (30) fixed to the ends of the specimen (S) are shown. In this case, the maximum shear strain of the actual specimen S is a very small value, but in order to more clearly understand the present invention, the rotation angle of the drive plate 30 (that is, the rotation angle due to the shear deformation of the specimen) is excessively increased. Shown.

상기 4에 도시된 상태는, 상기 도 2 및 도 3처럼 비틂전단시험을 위해서 본 발명을 셋팅한 상태로서 코일(42)에 전기를 공급하기 전이므로, 드라이브 플레이트(30)가 진동하지 않고 초기 셋팅된 상태로 있어서, 멤브레인(M)에 새긴 눈금이 상하로 일직선을 이룬다. The state shown in 4 is a state in which the present invention is set for the torsional shear test as shown in FIGS. 2 and 3, before the coil 42 is supplied with electricity, and the drive plate 30 does not vibrate and is initially set. In this state, the graduations engraved in the membrane M form a straight line.

이때, 특성산출장치(300)는 상기 도 4의 상태에서 촬영된 눈금들(201,202)의 영상을 메모리(미도시)에 저장한다. In this case, the feature calculation apparatus 300 stores images of the scales 201 and 202 photographed in the state of FIG. 4 in a memory (not shown).

그리고, 상기 도 5는 코일(42)에 전기를 공급하여 드라이브 플레이트(30)에 회동 가진력을 가함에 따라 공시체(S)의 상단이 회전하여 비틀리게 된 상태로서, 이에 따라 드라이브 플레이트(30)의 상면에 표기된 눈금(201)이 드라이브 플레이트(30)의 회전각 만큼 따라 회전 이동하고, 멤브레인(M)에 새긴 눈금(202)이 일직선을 이루지 못하고 상단의 비틀림 방향으로 곡선을 이룬다. In addition, FIG. 5 is a state in which the upper end of the specimen S is rotated and twisted as the electric power is supplied to the coil 42 to apply the rotational excitation force to the drive plate 30. The scale 201 marked on the upper surface rotates according to the rotation angle of the drive plate 30, and the scale 202 engraved on the membrane M does not form a straight line but forms a curve in the torsion direction of the upper end.

이때, 상기 특성산출장치(300)는 상기 도 5처럼 회동 가진력을 가함과 동시에 카메라들(101, 102)로 눈금들(201, 202)을 촬영하여 얻는 영상을 입력받아 영상의 프레임별로 눈금들(201, 202)의 변형량을 산출하고 가속도측정기(30)로 측정한 드라이브 플레이트(30)의 가속도값도 입력받는다. 여기서, 눈금들(201, 202)의 변형량은 입자화상속도계측(Particle Image Velocimetry) 기법을 채용하여 동작하는 프로세서(미도시)를 이용하여 상기 도 4의 상태에서 저장한 눈금들(201, 202)의 이미지와 도 5의 상태에서 촬영된 영상에서 추출한 눈금들(201, 202)의 이미지를 상호 비교하여 얻는다. 코일(42)에 전기를 가하면 상기 도 5의 상태로 정지하는 것이 아니라 진동하게 되므로, 영상의 프레임별로 변형량을 산출하여 변형량의 추이를 얻는다. At this time, the characteristic calculation apparatus 300 receives the image obtained by photographing the scales 201 and 202 with the cameras 101 and 102 while applying the rotational excitation force as shown in FIG. The deformation values of the 201 and 202 are calculated and the acceleration values of the drive plate 30 measured by the accelerometer 30 are also input. Here, the deformation amounts of the scales 201 and 202 are stored in the state of FIG. 4 using a processor (not shown) operating by employing a particle image velocity measurement technique. The image of the scales 201 and 202 extracted from the image taken in the state of FIG. 5 is obtained by comparing with each other. Applying electricity to the coil 42 causes the vibration instead of stopping in the state of FIG.

그리고, 상기 특성산출장치(300)는, 드라이브 플레이트(30)에 새긴 눈금(201)의 변형량에 근거하여 드라이브 플레이트(30)의 회전 변위를 얻을 수 있고, 이에 따라 드라이브 플레이트(30)의 회전 변위 및 가속도에 근거하여 공시체(S)의 토오크 및 비틂 변위를 얻을 수 있어 전단탄성계수 및 감쇠정수를 구할 수 있다.In addition, the characteristic calculation device 300 may obtain the rotational displacement of the drive plate 30 based on the deformation amount of the scale 201 engraved on the drive plate 30, and thus the rotational displacement of the drive plate 30. Torque and torsional displacement of the specimen S can be obtained based on the acceleration and the shear modulus and damping constant.

아울러, 상기 특성산출장치(300)는, 멤브레인(M)에 새긴 눈금(202)의 변형량에 근거하여 공시체(S)의 실제 변형량을 얻을 수 있고, 이에 따라 공시체(S)의 높이별 회전 변위도 얻어 실제 공시체(S)의 전체적인 비틀림 상태도 확인할 수 있다.In addition, the characteristic calculation device 300 can obtain the actual amount of deformation of the specimen (S) on the basis of the deformation amount of the scale 202 carved on the membrane (M), according to the rotational displacement of the specimen (S) height The overall torsional state of the actual specimen S can also be confirmed.

한편, 상기 특성산출장치(300)는, 드라이브 플레이트(30)에 새긴 눈금(201) 이미지에 대한 영상 판독에 근거하여 획득한 드라이브 플레이트(30)의 회전 변위와, 상기 멤브레인(M)에 새긴 눈금(202) 이미지에 대한 영상 판독에 근거하여 획득한 공시체(S) 단부의 비틀림 변위를 상호 비교하여서, 공시체(S)의 구속상태를 감시한다. 즉, 공시체(S)의 단부에 고착한 시편 고정단판(15)에 드라이브 플레이트(30)를 견고하게 고정하였으므로, 공시체(S) 단부와 드라이브 플레이트(30)의 회전 변위 차이값으로 공시체(S) 단부의 고착상태(구속상태)를 감시할 수 있다. 공진주 시험기는 드라이브 플레이트(30)로 공시체(S)에 비틂 가진력을 가하고, 비틂 가진력에 의한 반응을 드라이브 플레이트(30)의 변위로 측정하므로, 드라이브 플레이트(30)에 견고하게 고정되는 시편 고정단판(15)이 헛도는 일 없이 공시체(S)에 견고하게 고착되어야만 정확한 비틂전단시험을 할 수 있지만, 지반에서 채취한 공시체(S)의 특성상 시편 고정단판(15)에 견고하게 고정하기 힘들다. 따라서, 본 발명의 실시예에 따른 공진주 시험기는, 드라이브 플레이트(30)와 공시체(S) 단부의 회전량을 비교하여 그 구속상태를 감시함으로써, 양측 회전량의 차이가 미리 설정된 값을 초과하면 공시체(S) 단부를 견고하게 재고착한 후에 비틂전단시험을 하게 하는 것이다.On the other hand, the characteristic calculation device 300, the rotational displacement of the drive plate 30 obtained based on the image reading on the scale 201 image carved on the drive plate 30, and the scale carved on the membrane (M) (202) The restrained state of the specimen S is monitored by comparing the torsional displacements of the ends of the specimen S obtained based on the image reading on the image. That is, since the drive plate 30 is firmly fixed to the specimen fixed end plate 15 fixed to the end of the specimen (S), the specimen (S) as the difference in the rotational displacement difference between the end of the specimen (S) and the drive plate (30) The fixed state (restraint state) of the end can be monitored. The resonant column tester applies the torsional excitation force to the specimen S with the drive plate 30, and measures the reaction caused by the torsional excitation force by the displacement of the drive plate 30, so that the specimen fixed end plate is firmly fixed to the drive plate 30. (15) It is difficult to fix the specimen to the specimen fixed end plate (15) due to the characteristics of the specimen (S) collected from the ground, but only when the specimen (S) is firmly fixed to the specimen (S). Therefore, the resonant column tester according to the embodiment of the present invention compares the rotation amount of the drive plate 30 and the specimen S end and monitors the restrained state, so that if the difference between the two rotation amounts exceeds a preset value, After the end of specimen (S) is firmly repositioned, the torsional shear test is to be performed.

상기 특성산출장치(300)는, 상기 멤브레인(M)에 새기는 눈금(202)의 수직 방향 변형량을 산출하여 공시체(S)의 수직 방향 신축 변위량을 얻을 수 있어서, 종래 드라이브 플레이트(30)의 상부에 설치하였던 선형변위측정기(51)를 대신할 수 있다. 아울러, 수축 변위량을 높이별로도 얻을 수 있어서 공시체(S)의 수축 변위 특성을 더욱 정확하게 얻는 것도 가능하다.
The characteristic calculating device 300 can obtain the vertical stretching amount of the specimen S by calculating the vertical deformation amount of the graduation 202 inscribed in the membrane M, so that the conventional driving plate 30 It can replace the linear displacement measuring instrument 51 installed. In addition, the amount of shrinkage displacement can also be obtained for each height, so that the shrinkage displacement characteristics of the specimen S can be more accurately obtained.

상기 멤브레인(M)에 새기는 눈금(200:202,202')은, 도 6에 도시된 바와 같이 격자형 눈금으로 새길 수 있다. The scales 200: 202, 202 ′ engraved in the membrane M may be engraved in a grid scale as shown in FIG. 6.

상기 도 6을 참조하면, 상기 멤브레인(M)에 새기는 눈금(200:202,202')은 서로 평행한 수직선들과 둘레 방향으로 곡선을 이루며 서로 평행한 수평선들이 서로 격자를 이루게 되어, 상기 멤브레인(M)의 외주면에 넓게 새겨진다. 이에 따라, 특성산출장치(300)는 상기 멤브레인(M)에 새기는 격자형 눈금(200:202,202')의 변형에 근거하여 상기 멤브레인(M) 표면의 변형량을 산출하여서 상기 도 4에 도시된 하나의 수직선에 새겨지는 눈금에 비해 공시체(S)의 변형량을 더욱 정확하게 산출할 수 있다. 즉, 격자형 눈금에서 수직선과 수평선이 만나는 복수 점들의 변동을 입자화상속도계측(Particle Image Velocimetry) 기법으로 처리하여 공시체(S) 표면의 변형량을 산출하며, 높이별 변형량을 산출할 시에 동일 높이 있는 다지점의 변형량을 산출하여 더욱 정확한 데이터를 얻을 수 있다.
Referring to FIG. 6, the scales 200: 202, 202 ′ engraved in the membrane M are curved in a circumferential direction with vertical lines parallel to each other, and horizontal lines parallel to each other form a grid with each other. Widely carved on the outer circumference of the Accordingly, the characteristic calculation device 300 calculates the amount of deformation of the surface of the membrane M based on the deformation of the lattice scales 200: 202, 202 ′ engraved on the membrane M. Compared to the scale engraved on the vertical line, the deformation amount of the specimen S can be calculated more accurately. In other words, the variation of the multiple points where the vertical line and the horizontal line meet in the lattice scale is processed by Particle Image Velocimetry to calculate the deformation of the surface of specimen (S). More accurate data can be obtained by calculating the amount of deformation at multiple points.

한편, 상기 드라이브 플레이트(30)의 표면에 새긴 눈금(201)과 상기 멤브레인(M)의 표면에 새긴 눈금(202, 202')을 촬영하는 카메라들(101, 102, 102')은 눈금(201, 201, 202')을 밝게 비춰줄 램프(110)를 각각 구비하여서 선명한 영상을 얻는 것이 바람직하다.On the other hand, the cameras 101, 102, 102 ′ photographing the scale 201 engraved on the surface of the drive plate 30 and the scales 202, 202 ′ engraved on the surface of the membrane M are scale 201. , 201, 202 ′ are provided with lamps 110 to brighten the light to obtain a clear image.

또한, 상기 카메라들(101, 102, 102')은 고속 카메라, 즉, 초당 촬영하는 프레임 수가 많은 카메라로 구성하여서, 상기 특성산출장치(300)에서 드라이브 플레이트(30)의 회전 및 공시체(S)의 비틀림을 더욱 정확하게 산출하게 함이 바람직하다.In addition, the cameras 101, 102, 102 'are composed of a high-speed camera, that is, a camera having a large number of frames taken per second, so that the rotation of the drive plate 30 and the specimen S in the feature calculating apparatus 300. It is desirable to calculate the torsion of more precisely.

또한, 본 발명의 실시예를 설명함에 있어서, 비틂전단시험에 대해서만 설명하였으나, 공시체(S)의 측면에 새긴 눈금(즉, 멤브레인에 새긴 눈금)의 변형에 근거하여 종방향 가진력을 가할 시의 응답특성을 산출할 수도 있다. In addition, in describing the embodiment of the present invention, only the torsional shear test was described, but the response when applying the longitudinal excitation force based on the deformation of the scale (that is, the scale marked on the membrane) on the side of the specimen (S) Properties can also be calculated.

또한, 본 발명의 실시예를 설명함에 있어서 공시체(S)의 하단을 고정하고 상단을 가진하는 방식을 적용하는 공진주 시험기에 대해서만 설명하였으나, 공시체(S)의 하단을 가진하는 방식의 공진주 시험기와 공시체(S)의 상하단을 동시에 가진하는 공진주 시험기에도 적용 가능하다. 즉, 드라이브 플레이트(30)의 위치 변동에 따른 것에 불과하므로 본 발명의 실시예에서 설명한 기술내용에 근거하여 적용 가능한 것이다.
In addition, in describing the embodiment of the present invention, only the resonant column tester applying the method of fixing the lower end of the specimen S and having the upper end, but the resonant column tester having the lower end of the specimen S is described. It is also applicable to the resonant column tester which simultaneously excites the upper and lower ends of the specimen (S). That is, it is only based on the variation of the position of the drive plate 30 is applicable based on the technical content described in the embodiment of the present invention.

이상에서 본 발명의 기술적 사상을 예시하기 위해 구체적인 실시 예로 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상기와 같이 구체적인 실시 예와 동일한 구성 및 작용에만 국한되지 않고, 여러가지 변형이 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 한도 내에서 실시될 수 있다. 따라서, 그와 같은 변형도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주해야 하며, 본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의해 결정되어야 한다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, . ≪ / RTI > Accordingly, such modifications are deemed to be within the scope of the present invention, and the scope of the present invention should be determined by the following claims.

S : 공시체 M : 멤브레인
10 : 챔버 11 : 상판 12 : 지주
13 : 고정 플레이트 14, 15 : 시편 고정단판
20 : 서포트 플레이트 21 : 볼트 30 : 드라이브 플레이트
40 : 가진수단 41 : 코일 42 : 자석
50 : 센싱수단 51 : 선형변위측정기 52 : 프록시미터
53 : 가속도측정기 60 : 특성산출장치
100,101,102,102' : 카메라 110 : 램프
200,201,202,202' : 눈금 300 : 특성산출장치S: specimen M: membrane
10 chamber 11 upper plate 12 prop
13: fixing plate 14, 15: specimen fixing end plate
20: support plate 21: bolt 30: drive plate
40: excitation means 41: coil 42: magnet
50: sensing means 51: linear displacement measuring instrument 52: proxy meter
53: accelerometer 60: characteristic calculation device
100,101,102,102 ': Camera 110: Lamp
200,201,202,202 ': Scale 300: Characteristic calculation device

Claims (8)

시료인 공시체(S)를 멤브레인(M)으로 측면을 감싸고 단부에 드라이브 플레이트(30)를 고정한 후에 드라이브 플레이트(30)에 회전 가진력을 가하면서 공시체(S)의 변형율을 획득하여 공시체(S)의 물성 특성치를 얻는 공진주 시험기에 있어서,
공시체(S)에 고정되는 부분에 눈금(200)이 새겨지고, 상기 눈금(200)을 촬영하는 카메라(100)가 설치되며, 영상 판독에 따른 눈금(200)의 변형에 근거하여 공시체의 변형율을 산출함을 특징으로 하는 공시체 영상 판독식 공진주 시험기.The specimen (S), which is a sample, is wrapped around the side with a membrane (M) and the drive plate 30 is fixed to the end. Then, while applying the rotational excitation force to the drive plate 30, the strain of the specimen S is obtained to obtain the specimen S. In the resonant column tester obtaining the physical property values,
The scale 200 is engraved on the part fixed to the specimen S, and the camera 100 photographing the scale 200 is installed, and the strain of the specimen is determined based on the deformation of the scale 200 according to image reading. A specimen image-reading resonant column tester, characterized in that the calculation. 제 1항에 있어서,
상기 눈금(200)은, 상기 멤브레인(M)의 표면에 새겨지는 눈금(202)을 포함하고,
상기 멤브레인(M)의 표면에 새겨진 눈금(202)의 변형에 근거하여 공시체(S)의 변형율을 산출함을 특징으로 하는 공시체 영상 판독식 공진주 시험기.The method of claim 1,
The scale 200 includes a scale 202 engraved on the surface of the membrane (M),
The specimen image reading resonant column tester, characterized in that for calculating the strain of the specimen (S) based on the deformation of the scale (202) engraved on the surface of the membrane (M). 제 2항에 있어서,
상기 메브레인(M)의 표면에 새겨지는 눈금(202)은, 멤브레인(M)의 상단에서 시작하여 하단에 이르게 새겨지고,
상기 멤브레인(M)의 표면에 새겨진 눈금(202)의 변형에 근거하여 공시체(S)의 높이별 변형량을 산출함을 특징으로 하는 공시체 영상 판독식 공진주 시험기.The method of claim 2,
The scale 202 is etched on the surface of the membrane (M), starting from the top of the membrane (M) to the bottom,
The specimen image reading resonant column tester, characterized in that for calculating the deformation amount for each height of the specimen (S) based on the deformation of the scale (202) engraved on the surface of the membrane (M). 제 3항에 있어서,
상기 멤브레인(M)의 표면에 새겨진 눈금(202)의 수직 변형에 근거하여 공시체(S)의 신축 변형율을 산출함을 특징으로 하는 공시체 영상 판독식 공진주 시험기.The method of claim 3,
The specimen image resonant column tester, characterized in that to calculate the elastic strain of the specimen (S) based on the vertical deformation of the scale (202) engraved on the surface of the membrane (M). 제 3항에 있어서,
상기 멤브레인(M)의 표면에 새겨진 눈금(202)을 촬영하기 위한 카메라는, 2대를 마련하여 하나는 상기 눈금(202)의 상부측을 촬영하고 다른 하나는 상기 눈금(202)의 하부측을 촬영하게 설치함을 특징으로 하는 공시체 영상 판독식 공진주 시험기.The method of claim 3,
The camera for photographing the scale 202 engraved on the surface of the membrane M is provided with two units, one for photographing the upper side of the scale 202 and the other for lowering the scale 202. A specimen image-reading resonant column tester characterized by being installed to photograph. 제 3항에 있어서,
상기 메브레인(M)의 표면에 새겨지는 눈금(202)은, 격자형 눈금임을 특징으로 하는 공시체 영상 판독식 공진주 시험기.The method of claim 3,
The scale (202) is engraved on the surface of the membrane (M) is a specimen image reading resonant column tester, characterized in that the grid. 제 1항 내지 제 6항 중에 어느 하나의 항에 있어서,
상기 눈금(200)은, 상기 드라이브 플레이트(30)의 표면에 새겨지는 눈금(201)을 포함하고,
상기 드라이브 플레이트(30)의 표면에 새겨진 눈금(201)의 변형에 근거하여 상기 드라이브 플레이트(30)의 회전 변위량을 산출한 후에 공시체(S)의 전단 변형율을 산출함을 특징으로 하는 공시체 영상 판독식 공진주 시험기.The method according to any one of claims 1 to 6,
The scale 200 includes a scale 201 engraved on the surface of the drive plate 30,
The specimen image reading formula for calculating the shear strain of the specimen S after calculating the rotational displacement of the drive plate 30 based on the deformation of the scale 201 engraved on the surface of the drive plate 30. Resonant column tester. 제 1항에 있어서,
상기 눈금(200)은, 상기 드라이브 플레이트(30)의 표면에 새겨지는 눈금(201)과, 상기 멤브레인(M)의 표면에 새겨지는 눈금(202)을 포함하고,
상기 눈금들(201, 202)을 각각 촬영한 영상의 판독에 근거하여 얻는 상기 드라이브 플레이트(30)의 회전 변위와 상기 드라이브 플레이트(30)에 고정된 공시체(S) 단부의 비틀림 변위를 상호 비교하여서, 공시체(S)와 드라이브 플레이트(30)의 고정된 상태를 감시함을 특징으로 하는 공시체 영상 판독식 공진주 시험기.The method of claim 1,
The scale 200 includes a scale 201 engraved on the surface of the drive plate 30 and a scale 202 engraved on the surface of the membrane M.
By comparing the rotational displacement of the drive plate 30 and the torsional displacement of the end portion of the specimen S fixed to the drive plate 30 obtained based on the reading of the images of the scales 201 and 202, respectively, , The specimen image reading resonant column tester, characterized in that for monitoring the fixed state of the specimen (S) and the drive plate (30).
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