KR20160001824A - High temperature modal test apparatus - Google Patents

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고용서
심재호
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수원대학교산학협력단
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Abstract

본 발명은 측정 대상 소재로 이루어진 시편을 지지하는 시편지지부; 상기 시편지지부에 지지되는 시편에 열을 제공하는 시편가열부; 상기 시편지지부에 지지되는 시편을 타격하여 상기 시편에 진동을 발생시키도록 하는 타격부; 상기 타격부에 의해 타격된 시편의 진동으로 발생되는 음을 전기적 신호로 변환시키는 마이크로폰; 및 상기 마이크로폰으로부터 전달되는 전기적 신호를 수신받아, 상기 시편의 진동수를 산출하거나, 상기 시편의 진동수를 산출하기 위한 데이터로서 저장하는 제어부;를 포함하도록 한 고온 모달 시험 장치에 관한 것이다.
본 발명에 따르면, 모달 시험을 고온 환경에서 수행할 수 있도록 하고, 시험에 소요되는 시간과 노력을 최소화하여 시험의 효율을 높이도록 하며, 측정 대상 소재의 시편에 대한 정확한 동탄성계수를 얻을 수 있도록 하여 측정 대상 소재의 고온 거동을 정확하게 예측할 수 있다. The present invention relates to a specimen supporting part for supporting a specimen made of a material to be measured; A specimen heating unit for supplying heat to the specimen supported by the specimen support; A striking portion for striking the specimen supported by the specimen supporting portion to generate vibration in the specimen; A microphone for converting a sound generated by vibration of the specimen struck by the hitting unit into an electrical signal; And a control unit receiving the electric signal transmitted from the microphone and calculating the frequency of the specimen or storing the data as data for calculating the frequency of the specimen.
According to the present invention, the modal test can be performed in a high-temperature environment, the test efficiency is increased by minimizing the time and effort required for the test, and the accurate dynamic modulus of the specimen The high-temperature behavior of the material to be measured can be accurately predicted.

Description

고온 모달 시험 장치{High temperature modal test apparatus}{High temperature modal test apparatus}

본 발명은 고온 모달 시험 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 고온 환경에서의 모달 시험에 적용할 수 있도록 하는 고온 모달 시험 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a high-temperature modal testing apparatus, and more particularly, to a high-temperature modal testing apparatus that can be applied to modal testing in a high-temperature environment.

일반적으로, 엔진 부품 뿐만 아니라, 자동차, 항공기, 발전소 등의 부품은 고온의 환경에서 동작한다. 또한 부품 경량화로 복합소재가 이용되면서 1억 사이클(cycle) 정도의 초고주기 피로시험이 요구된다. In general, components such as automobiles, airplanes, and power plants as well as engine components operate in a high temperature environment. In addition, ultra-high cycle fatigue test of about 100 million cycles is required as composite materials are used due to lighter parts.

초고주기 피로시험은 공진을 이용하여 20kHz 정도의 높은 주파수로 가동하며, 측정 대상 소재의 시편에 대한 공진을 발생시키기 위해서는 시편의 동탄성계수값을 알아야 한다. 용융점 온도의 70% 이상 고온 환경에서는 부품의 탄성계수와 인장강도가 현저히 저감된다. 이와 같은 고온 복합소재 부품의 성능저하량을 정확히 계측하기 위하여, 각 온도별 동탄성계수값의 정확한 계측이 필요하다.The ultra-high cycle fatigue test operates at a high frequency of about 20kHz using resonance. To generate resonance for the specimen of the object to be measured, the dynamic modulus of the specimen should be known. In a high temperature environment of 70% or more of the melting point temperature, the elastic modulus and tensile strength of the component are remarkably reduced. Accurate measurement of dynamic elastic modulus values for each temperature is necessary to accurately measure the performance degradation of such high temperature composite parts.

즉 모달(Modal) 시험을 통해서 측정 대상 소재의 동탄성계수값을 구하면, 측정 대상 소재의 고온 거동을 정확히 예측할 수 있다.That is, when the dynamic elastic modulus value of the material to be measured is obtained through a modal test, the high-temperature behavior of the material to be measured can be accurately predicted.

종래의 모달 시험을 위해 사용되는 장치로는 한국공개실용신안 제20-1999-0029351호의 "모달 테스트 시험용 지그"가 제시된 바 있는데, 이는 사각 형상으로 측벽 내측에 롤러가 설치되어 있고, 바닥판 내면에는 다수개의 압축 스프링이 설치되어 있으며, 바닥판 밑면에 방진고무를 가지는 베이스와; 바닥판이 압축 스프링에 탄지되고, 측벽이 롤러에 가이드되어질 수 있게 내측으로 설치되어지며, 측벽에 다수개의 볼트공을 가지는 가동프레임과; 상단부에 시험대상물이 안정되게 얹혀질 수 있도록 플레이트를 가지고, 상기 가동프레임의 측벽에 형성된 볼트공에 나사결합되어서 길이조절되는 받침봉으로 구성된다.As a device used for the conventional modal test, a "modal test test jig" of Korean Utility Model Application No. 20-1999-0029351 has been proposed. The device is provided with a roller inside the side wall in a rectangular shape, A plurality of compression springs disposed on the bottom plate; A movable frame having a bottom plate mounted on the compression spring, a side wall mounted on the roller so as to be guided by the roller, and having a plurality of bolt holes on the side wall; And a support rod screwed to the bolt hole formed in the side wall of the movable frame and adjusted in length so that the test object can be stably mounted on the upper end portion.

그러나 이와 같은 종래 기술은 고온 환경에서의 모달 시험에 적용할 수 없을 뿐만 아니라, 측정 대상 소재에 대한 모달 시험을 정확하게 수행하는데 어려움이 따르는 문제점을 가지고 있었다.However, this conventional technique has a problem that it is not applicable to the modal test in a high temperature environment, and it is difficult to accurately perform the modal test on the material to be measured.

상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 고온 환경에서의 모달 시험에 적용할 수 있도록 하고, 이러한 시험을 용이하게 수행할 수 있도록 하며, 측정 대상 소재의 시편에 대한 정확한 동탄성계수를 얻을 수 있도록 하여 측정 대상 소재의 고온 거동을 정확하게 예측하도록 하는데 목적이 있다.In order to solve the problems of the prior art as described above, the present invention can be applied to a modal test in a high-temperature environment, such a test can be easily performed, and accurate dynamic elasticity So that the high temperature behavior of the material to be measured can be accurately predicted.

본 발명의 다른 목적들은 이하의 실시례에 대한 설명을 통해 쉽게 이해될 수 있을 것이다.Other objects of the present invention will become readily apparent from the following description of the embodiments.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 일측면에 따르면, 측정 대상 소재로 이루어진 시편을 지지하는 시편지지부; 상기 시편지지부에 지지되는 시편에 열을 제공하는 시편가열부; 상기 시편지지부에 지지되는 시편을 타격하여 상기 시편에 진동을 발생시키도록 하는 타격부; 상기 타격부에 의해 타격된 시편의 진동으로 발생되는 음을 전기적 신호로 변환시키는 마이크로폰; 및 상기 마이크로폰으로부터 전달되는 전기적 신호를 수신받아, 상기 시편의 진동수를 산출하거나, 상기 시편의 진동수를 산출하기 위한 데이터로서 저장하는 제어부;를 포함하는 고온 모달 시험 장치가 제공된다.According to an aspect of the present invention, there is provided a specimen holder for supporting a specimen made of a material to be measured. A specimen heating unit for supplying heat to the specimen supported by the specimen support; A striking portion for striking the specimen supported by the specimen supporting portion to generate vibration in the specimen; A microphone for converting a sound generated by vibration of the specimen struck by the hitting unit into an electrical signal; And a controller receiving the electrical signal transmitted from the microphone and calculating the frequency of the specimen or storing the data as data for calculating the frequency of the specimen.

상기 시편지지부는, 지면에 설치되는 스탠드; 및 상기 스탠드로부터 하방으로 다수로 연장되도록 설치되고, 상기 시편에 각각 연결되는 와이어;를 포함할 수 있다.The specimen supporting portion includes a stand mounted on the ground; And wires extending from the stand to a plurality of downward directions and connected to the specimens, respectively.

상기 시편지지부는, 지면에 설치되는 받침판; 및 상기 받침판으로부터 상방으로 다수로 연장되도록 마련되고, 상기 시편을 지지하며, 변형이 가능한 재질로 이루어지는 지지대;를 포함할 수 있다.The specimen supporting portion includes: a supporting plate provided on the ground; And a support member which is provided to extend from the support plate in a plurality of directions upward and which supports the specimen and is made of a deformable material.

상기 시편가열부는, 상기 시편의 주위에 간극을 가지고서 감겨지는 유도코일; 및 상기 유도코일에 전원을 인가하여 전자기유도에 의해 상기 유도코일로부터 열이 방출되도록 하는 유도가열기;를 포함할 수 있다.Wherein the specimen heating section includes: an induction coil wound around the specimen with a gap therebetween; And an induction heater for applying heat to the induction coil to cause heat to be released from the induction coil by electromagnetic induction.

상기 타격부는, 상기 시편지지부에 설치되는 회전지지부재; 및 상기 회전지지부재에 회전 가능하게 설치되고, 회전에 의해 상기 시편의 끝단을 종방향으로 타격하는 해머;를 포함할 수 있다.The striking portion may include: a rotation supporting member provided on the specimen supporting portion; And a hammer rotatably installed on the rotation support member and hitting the end of the specimen in the longitudinal direction by rotation.

상기 타격부는, 상기 시편지지부에 상하 높이 조절이 가능하도록 고정되는 클램프; 상기 클램프에 고정되는 고정블럭; 상기 고정블럭으로부터 틸팅 각도 조절이 가능하도록 설치되고, 래크가 수직되게 마련되며, 상기 회전지지부재가 상기 래크를 향하여 상하로 슬라이딩 가능하게 결합되고, 하단에 상기 회전지지부재를 지지하는 걸림부가 형성되는 가이드부재; 및 상기 회전지지부재에 상기 해머를 고정시키도록 설치되는 회전축의 외주면에 고정되고, 상기 래크에 기어 결합되는 피니언;을 더 포함하고, 상기 회전지지부재가 상기 해머와 함께 무게로 인해 하강시, 상기 피니언이 상기 래크를 따라 하강하여 회전함으로써 상기 해머가 타격을 위한 스윙 동작을 수행하도록 할 수 있다.Wherein the striking portion comprises: a clamp fixed to the specimen supporting portion so as to be vertically adjustable; A fixing block fixed to the clamp; A rack is vertically provided, the rotation support member is slidably coupled to the rack up and down, and the lower end of the rotation support member is provided with a latching portion for supporting the rotation support member A guide member; And a pinion fixed to an outer circumferential surface of a rotary shaft installed to fix the hammer to the rotary support member and gear-coupled to the rack, wherein when the rotary support member is lowered due to its weight together with the hammer, The pinion may be lowered and rotated along the rack so that the hammer may perform a swing motion for striking.

상기 제어부는, 상기 시편의 온도를 측정하는 온도센서로부터 출력되는 감지신호를 수신받아 상기 시편이 정해진 온도 내지 온도범위에 해당되도록 상기 시편가열부를 제어할 수 있다.The control unit may receive the sensing signal output from the temperature sensor for measuring the temperature of the specimen, and may control the specimen heating unit such that the specimen corresponds to a predetermined temperature or temperature range.

본 발명에 따른 고온 모달 시험 장치에 의하면, 모달 시험을 고온 환경에서 수행할 수 있도록 하고, 시험에 소요되는 시간과 노력을 최소화하여 시험의 효율을 높이도록 하며, 측정 대상 소재의 시편에 대한 정확한 동탄성계수를 얻을 수 있도록 하여 측정 대상 소재의 고온 거동을 정확하게 예측할 수 있다. According to the high-temperature modal testing apparatus according to the present invention, it is possible to perform the modal testing in a high-temperature environment, to minimize the time and effort required for the test, to increase the efficiency of the test, The elastic modulus can be obtained so that the high-temperature behavior of the material to be measured can be accurately predicted.

도 1은 본 발명의 제 1 실시례에 따른 고온 모달 시험 장치를 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 제 1 실시례에 따른 고온 모달 시험 장치의 타격부를 도시한 정면 사시도이다.
도 3은 본 발명의 제 1 실시례에 따른 고온 모달 시험 장치의 타격부를 도시한 배면 사시도이다.
도 4는 본 발명의 제 2 실시례에 따른 고온 모달 시험 장치를 도시한 사시도이다.1 is a perspective view showing a high-temperature modality testing apparatus according to a first embodiment of the present invention.
2 is a front perspective view showing a striking portion of the high-temperature modal testing apparatus according to the first embodiment of the present invention.
3 is a rear perspective view showing a striking portion of the high-temperature modal testing apparatus according to the first embodiment of the present invention.
4 is a perspective view showing a high-temperature modal testing apparatus according to a second embodiment of the present invention.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고, 여러 가지 실시례를 가질 수 있는 바, 특정 실시례들을 도면에 예시하고, 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니고, 본 발명의 기술 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 식으로 이해되어야 하고, 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시례에 한정되는 것은 아니다. The present invention is capable of various modifications and various embodiments, and specific embodiments are illustrated and described in detail in the drawings. It is to be understood, however, that the invention is not to be limited to the specific embodiments, but is to be understood to cover all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention, And the scope of the present invention is not limited to the following examples.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시례를 상세히 설명하며, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응하는 구성요소에 대해서는 동일한 참조 번호를 부여하고, 이에 대해 중복되는 설명을 생략하기로 한다.Hereinafter, embodiments according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, wherein like or corresponding elements are denoted by the same reference numerals, and redundant explanations thereof will be omitted.

도 1은 본 발명의 제 1 실시례에 따른 고온 모달 시험 장치를 도시한 사시도이다.1 is a perspective view showing a high-temperature modality testing apparatus according to a first embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 제 1 실시례에 따른 고온 모달 시험 장치(100)는 시편지지부(110), 시편가열부(120), 타격부(130), 마이크로폰(140) 및 제어부(150)를 포함할 수 있다.1, a high-temperature modality testing apparatus 100 according to a first embodiment of the present invention includes a specimen supporting unit 110, a specimen heating unit 120, a striking unit 130, a microphone 140, and a controller 150 ).

시편지지부(110)는 측정 대상 소재로 이루어진 시편(1)을 지지하도록 한다. 여기서 시편(1)은 고온의 환경에서 동작하는 자동차의 엔진 부품이나, 발전소나 항공기의 부품 등을 비롯하여, 고온 환경에서 동작함으로써 저감되는 탄성계수와 인장강도 등을 산출하기 위한 부품의 소재라면 모두 적용될 수 있다. 또한 시편(1)은 본 실시례에서처럼 일정한 길이를 가지는 바(bar) 형태를 가질 수 있는데, 반드시 이에 한하는 것은 아니다. The specimen supporting part 110 supports the specimen 1 made of the material to be measured. Here, the specimen 1 is applied to any part of a component for calculating an elastic modulus and a tensile strength which are reduced by operating in a high-temperature environment, such as an engine part of an automobile operating in a high temperature environment, . In addition, the specimen 1 may have a bar shape having a predetermined length as in the present embodiment, but the present invention is not limited thereto.

시편지지부(110)는 예컨대 지면에 설치되는 스탠드(111)와, 스탠드(111)로부터 하방으로 다수로 연장되도록 설치되고, 시편(1)에 연결되는 와이어(112)를 포함할 수 있다. 여기서 스탠드(111)는 일례로 지면에 설치되는 지지플레이트(111a) 상에 "ㄱ"자 형태의 포스트(111b)가 설치될 수 있다. 또한 와이어(112)는 금속이나 합성수지 등을 비롯하여 다양한 재질로 이루어질 수 있으며, 예컨대 시편(1)의 외주면 또는 시편(1)을 관통하여 연결될 수 있다.The test piece supporting portion 110 may include a stand 111 installed on the ground and a wire 112 connected to the test piece 1 so as to extend downward from the stand 111 a plurality of times. Here, for example, the stand 111 may be provided with a post 111b in the form of a letter "A" on a support plate 111a provided on the ground. The wire 112 may be made of various materials including metal, synthetic resin, etc., and may be connected to the outer circumferential surface of the test piece 1 or the test piece 1, for example.

시편가열부(120)는 시편지지부(110)에 지지되는 시편(1)에 고온 환경과 동일 내지 유사한 환경을 제공하도록 열을 제공하고, 이를 위해 전열선, 할로겐램프 등을 비롯하여 다양한 가열장치가 사용될 수 있는데, 본 실시례에서처럼 전자기유도 가열장치가 사용될 수 있다. The specimen heating section 120 provides heat to the specimen 1 supported on the specimen support section 110 to provide the same or similar environment as the high temperature environment. Various heating devices including an electric heating line, a halogen lamp, However, an electromagnetic induction heating apparatus can be used as in this embodiment.

시편가열부(120)는 예컨대 시편(1)의 주위에 간극을 가지고서 감겨지는 유도코일(121)과, 유도코일(121)에 전원을 인가하여 전자기유도에 의해 유도코일(121)로부터 열이 방출되도록 하는 유도가열기(122)를 포함할 수 있다. 여기서 유도코일(121)은 시편(1)이 타격에 의해 유동할 수 있도록 시편(1)과 간극을 유지한 상태로, 시편(1) 주변에 감겨져서 지지대 등에 의해 설치될 수 있다.The specimen heating section 120 includes an induction coil 121 wound around the specimen 1 with a gap around the induction coil 121 and an electromagnetic induction coil (Not shown). Here, the induction coil 121 can be wound around the specimen 1 and supported by a support, etc., while maintaining the gap between the specimen 1 and the specimen 1 so that the specimen 1 can flow by impact.

타격부(130)는 시편지지부(110)에 지지되는 시편(1)을 타격하여, 시편(1)에 진동을 발생시키도록 한다. 타격부(130)는 예컨대 시편지지부(110)의 포스트(111b)에 설치되는 회전지지부재(131)와, 회전지지부재(131)에 회전 가능하게 설치되고, 회전에 의해 시편(1)의 끝단을 종방향으로 타격하는 해머(132)를 포함할 수 있다. 회전지지부재(131)는 일례로 포스트(111b)에 직접 설치될 수 있으며, 다른 예로서 본 실시례에서처럼 별개의 부재들을 매개로 하여 포스트(111b)에 설치될 수 있다. The striking portion 130 strikes the specimen 1 supported by the specimen supporting portion 110 to cause the specimen 1 to generate vibration. The striking portion 130 includes a rotation support member 131 installed on the post 111b of the specimen support portion 110 and a rotation support member 131 rotatably installed on the rotation support member 131, And a hammer 132 for striking in the longitudinal direction. The rotation support member 131 may be installed directly on the post 111b, for example, or may be installed on the post 111b via separate members as in the present embodiment as another example.

해머(132)는 고주파의 진동을 가하거나, 이를 분석할 수 있도록 하는 크기와 중량을 가질 수 있다. 한편 해머(132)는 작업자의 수작업에 의해 또는 모터나 실린더 등의 액츄에이터의 구동력으로 회전지지부재(131)로부터 회전함으로써, 시편(1)의 끝단을 타격하기 위한 스윙 동작을 수행하게 되는데, 이와 달리 독립적으로 이루어져서 단순한 작업자의 수작업에 의해, 시편(1)의 끝단을 타격하기 위한 스윙 동작을 수행할 수도 있다.The hammer 132 may have a size and a weight so as to apply or analyze high frequency vibrations. On the other hand, the hammer 132 performs a swing motion for hitting the end of the specimen 1 by manual operation of the operator or rotation of the rotation support member 131 by the driving force of an actuator such as a motor or a cylinder. It is possible to perform a swing operation for hitting the end of the specimen 1 by manual operation of a simple operator.

도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 타격부(130)는 본 실시례에서처럼 시편지지부(110)에 상하 높이 조절이 가능하도록 고정되는 클램프(133)와, 클램프(133)에 고정되는 고정블럭(134)과, 고정블럭(134)으로부터 틸팅(tilting) 각도 조절이 가능하도록 설치되고, 래크(rack; 135c)가 수직되게 마련되며, 회전지지부재(131)가 래크(135c)를 향하여 상하로 슬라이딩 가능하게 결합되고, 하단에 회전지지부재(131)가 이탈하지 못하도록 지지하는 걸림부(135d)가 형성되는 가이드부재(135)와, 회전지지부재(131)에 해머(132)를 고정시키도록 설치되는 회전축(131b)의 외주면에 고정되고, 래크(135c)에 기어 결합되는 피니언(136)을 더 포함할 수 있다. 2 and 3, the striking part 130 includes a clamp 133 fixed to the specimen supporting part 110 so as to be adjustable in height up and down as in the present embodiment, a fixing block 140 fixed to the clamp 133, A rack 135c is vertically provided and the rotation support member 131 is vertically moved toward the rack 135c so as to be able to adjust a tilting angle from the fixed block 134, A guide member 135 which is slidably coupled and has a hook 135d for supporting the rotation support member 131 so as not to be detached at the lower end thereof and a guide member 135b for fixing the hammer 132 to the rotation support member 131 And a pinion 136 fixed to the outer circumferential surface of the rotating shaft 131b to be installed and gear-coupled to the rack 135c.

클램프(133)는 일례로 포스트(111b)에 끼워지기 위하여 일단에 양측으로 분할이 가능한 분할부(133a)가 마련되고, 분할부(133a)에 체결부재(133b)가 체결됨으로써 포스트(111b)에 착탈 가능하게 고정될 수 있다. The clamp 133 is provided with a divided portion 133a capable of being split at both ends thereof at one end in order to fit into the post 111b and the fastening member 133b is fastened to the divided portion 133a, And can be detachably fixed.

고정블록(134)은 너트로 체결되는 제 1 및 제 2 고정볼트(134a,134b)에 의해 클램프(133)에 고정될 수 있고, 제 1 고정볼트(134a)가 너트에 의해 가이드부재(135)에도 체결됨으로써 가이드부재(135)가 제 1 고정볼트(134a)를 중심으로 회전 가능하게 설치될 수 있다. The fixing block 134 can be fixed to the clamp 133 by the first and second fixing bolts 134a and 134b fastened to the nut and the first fixing bolt 134a is fixed to the guide member 135 by the nut, The guide member 135 can be installed to be rotatable around the first fixing bolt 134a.

가이드부재(135)는 고정블럭(134)으로부터 틸팅 각도 조절이 가능하도록 제 2 고정볼트(134b)에 너트로 체결되는 곡률의 슬릿(135b)이 형성되는 곡률고정부(135a)가 마련될 수 있다. 곡률고정부(135a)는 곡률의 슬릿(135b)이 형성됨으로써 가이드부재(135)가 제 1 고정볼트(134a)를 중심으로 회전하더라도, 제 2 고정볼트(134b)가 일정한 회전 반경에 위치하도록 함으로써 고정블록(134)에 고정될 수 있도록 한다.The guide member 135 may be provided with a curvature fixing portion 135a having a curved slit 135b to be fastened with a nut to the second fixing bolt 134b so that the tilting angle can be adjusted from the fixing block 134 . The curvature fixing portion 135a is formed so that the second fixing bolt 134b is positioned at a constant turning radius even if the guide member 135 rotates about the first fixing bolt 134a by forming the curved slit 135b So that it can be fixed to the fixed block 134.

타격부(130)는 상기한 바와 같은 구성으로 인해, 회전지지부재(131)를 작업자가 수작업으로 또는 모터나 실린더 등과 같은 액츄에이터의 구동력으로 일정 높이 들어올린 다음, 회전지지부재(131)에 가해지는 힘을 해제하여 회전지지부재(131)가 해머(132)와 함께 무게로 인해 하강시, 피니언(136)이 래크(135c)를 따라 하강하면서 회전함으로써 해머(132)가 타격을 위한 스윙 동작을 수행하도록 한다. 이때 해머(132)의 타격 위치에 시편(1)의 끝단이 위치하도록 하거나, 상기한 클램프(133)와 고정블럭(134)의 위치 및 가이드부재(135)의 틸팅 각도 등을 조절함으로써 해머(132)가 시편(1)의 끝단을 타격하도록 위치를 조절할 수 있다.The striking portion 130 is configured such that the operator rotatably supports the rotary support member 131 by lifting the rotary support member 131 manually or by a driving force of an actuator such as a motor or a cylinder to a predetermined height, The pinion 136 descends along the rack 135c while the rotation support member 131 is lowered together with the hammer 132 due to its weight so that the hammer 132 performs a swing motion for hitting . The tip of the specimen 1 is positioned at the hitting position of the hammer 132 or the position of the clamp 133 and the fixing block 134 and the tilting angle of the guide member 135 are adjusted, Can be adjusted to strike the end of the test piece 1.

도 1에 도시된 바와 같이, 마이크로폰(140)은 타격부(130)에 의해 타격된 시편(1)의 진동으로 발생되는 음을 전기적 신호로 변환시키는데, 시편(1)의 진동으로 발생되는 음을 감지하기 위한 위치에 지지대 등을 이용하여 거치될 수 있다.1, the microphone 140 converts sound generated by the vibration of the specimen 1 struck by the striking part 130 into an electrical signal. The sound generated by the vibration of the specimen 1 It can be mounted using a support stand or the like at a position for sensing.

제어부(150)는 마이크로폰(140)으로부터 전달되는 전기적 신호를 수신받아, 정해진 프로세스에 따라 음파를 분석하여 시편(1)의 진동수를 산출하거나, 시편(1)의 진동수를 산출하기 위한 데이터로서 저장할 수 있다. 또한 제어부(150)는 시편(1)의 온도를 측정하는 온도센서(160)로부터 출력되는 감지신호를 수신받아 시편(1)이 정해진 온도 내지 온도범위에 해당되도록 시편가열부(120)를 제어할 수 있다. 여기서 온도센서(160)는 시편(1)의 온도를 정확하게 측정할 수 있는 위치에 브라켓이나 지지대에 의해 설치될 수 있고, 예컨대 적외선 온도센서를 비롯하여 다양한 방식의 온도 감지를 위한 센서가 사용될 수 있다.The control unit 150 receives the electrical signal transmitted from the microphone 140 and analyzes the sound wave according to a predetermined process to calculate the frequency of the test piece 1 or to store the frequency as the data for calculating the frequency of the test piece 1 have. The control unit 150 receives the sensing signal output from the temperature sensor 160 for measuring the temperature of the test piece 1 and controls the test piece heating unit 120 so that the test piece 1 corresponds to a predetermined temperature or temperature range . Here, the temperature sensor 160 can be installed by a bracket or a support at a position where the temperature of the specimen 1 can be accurately measured, and a sensor for temperature sensing in various manners including, for example, an infrared temperature sensor can be used.

도 4는 본 발명의 제 2 실시례에 따른 고온 모달 시험 장치를 도시한 사시도이다.4 is a perspective view showing a high-temperature modal testing apparatus according to a second embodiment of the present invention.

도 4를 참조하면, 본 발명의 제 2 실시례에 따른 고온 모달 시험 장치(200)는 본 발명의 제 1 실시례에 따른 고온 모달 시험 장치(200)와 마찬가지로, 시편지지부(210), 시편가열부(220), 타격부(230), 마이크로폰(240) 및 제어부(250)를 포함할 수 있고, 나아가서 온도센서(260)을 더 포함할 수 있는데, 시편지지부(210)를 제외하고 다른 구성에 대해서는 본 발명의 제 1 실시례에 따른 고온 모달 시험 장치(200)와 동일하므로 그 설명을 생략하기로 한다.Referring to FIG. 4, the high-temperature modality testing apparatus 200 according to the second embodiment of the present invention includes a specimen supporting unit 210, a specimen heating apparatus 200, And may further include a temperature sensor 260 which may include other components other than the specimen support 210. For example, the temperature sensor 260 may include a heater 220, a striker 230, a microphone 240, and a controller 250, Temperature modal testing apparatus 200 according to the first embodiment of the present invention, the description thereof will be omitted.

본 실시례에서 시편지지부(210)는 지면에 설치되는 받침판(210)과, 받침판(210)으로부터 상방으로 다수로 연장되도록 마련되고, 시편(1)을 지지하는 지지대(220)를 포함할 수 있다.In this embodiment, the specimen supporting part 210 may include a support plate 210 installed on the ground and a support 220 supporting the specimen 1, the support plate 220 being provided so as to extend upward from the support plate 210 .

지지대(220)는 시편(1)이 타격부(230)에 의해 타격시 진동하도록 변형이 가능한 합성수지재나 금속을 비롯한 재질로 이루어질 수 있고, 시편(1)이 볼팅, 억지 끼움, 클램핑 등의 방법에 의하여 고정될 수 있다. The support member 220 may be made of a synthetic resin material or metal that can be deformed so that the specimen 1 can be vibrated by the impact portion 230 when the specimen 1 is hit by the impact portion 230. The specimen 1 may be formed by a method such as bolting, .

이와 같은 본 발명에 따른 고온 모달 시험 장치의 작용을 설명하기로 하되, 본 발명의 제 1 실시례에 따른 고온 모달 시험 장치(100)를 위주로 설명하기로 한다.Hereinafter, the operation of the high-temperature modal testing apparatus according to the present invention will be described, but the high-temperature modal testing apparatus 100 according to the first embodiment of the present invention will be described.

먼저, 제어부(150)가 시편가열부(120)의 구동에 의해, 시편(1)이 고온 모달 시험에 적합한 온도로 가열되도록 한다. 이러한 시편(1)의 가열은 온도센서(160)의 온도 감지신호를 수신받는 제어부(150)가 시편가열부(120)를 제어함으로써 이루어지는데, 이로 인해 시편(1)이 정해진 온도를 가지도록 할 수 있다.First, the control unit 150 drives the test piece heating unit 120 to heat the test piece 1 to a temperature suitable for the high temperature modal test. The heating of the test piece 1 is performed by the control unit 150 receiving the temperature sensing signal of the temperature sensor 160 by controlling the test piece heating unit 120. This causes the test piece 1 to have a predetermined temperature .

그런 다음, 타격부(130)의 동작에 의해 해머(132)가 시편(1)의 끝단을 종방향으로 타격하면, 시편(1)의 진동으로 인해 마이크로폰(140)에 진동음이 수신되고, 마이크로폰(140)은 수신된 진동음에 대해서 전기적인 신호로 변환하여 제어부(150)로 출력한다. 제어부(150)는 마이크로폰(140)의 전기적인 신호로부터 시편(1)의 진동에 대한 데이터를 획득하거나 이를 저장하도록 한다.Then, when the hammer 132 hits the end of the specimen 1 in the longitudinal direction by the operation of the hitting portion 130, a vibration sound is received by the microphone 140 due to the vibration of the specimen 1, 140 converts the received vibration sound into an electrical signal and outputs the electrical signal to the controller 150. The control unit 150 acquires or stores data on the vibration of the test piece 1 from the electrical signal of the microphone 140.

제어부(150)는 시편(1)의 진동에 대한 데이터로부터 산출되는 진동수, 예컨대 공명진동수에 의해 시편(1)의 동탄성계수를 산출할 수 있는데, 이 경우 아래의 수학식 1에 의할 수 있다. The control unit 150 can calculate the dynamic elastic modulus of the test piece 1 by the frequency, for example, the resonance frequency calculated from the data of the vibration of the test piece 1. In this case, the following equation 1 can be used .

[수학식 1][Equation 1]

Figure pat00001
Figure pat00001

여기서, ED는 동탄성계수(Mpa=N/mm2)이고, C1은 400×10-5(길이/단면적)이고, W는 시편의 질량(kg)이고, f1은 종진동의 공명진동수(Hz)이다.Where E D is the dynamic modulus of elasticity (Mpa = N / mm 2 ), C 1 is 400 × 10 -5 (length / cross section), W is the mass of the specimen (kg), f 1 is the resonance Frequency (Hz).

이와 같이 본 발명에 따르면, 모달 시험을 고온 환경에서 수행할 수 있도록 하고, 시험에 소요되는 시간과 노력을 최소화하여 시험의 효율을 높이도록 하며, 측정 대상 소재의 시편에 대한 정확한 동탄성계수를 얻을 수 있도록 하여, 측정 대상 소재의 고온 거동을 정확하게 예측할 수 있다. As described above, according to the present invention, it is possible to perform the modal test in a high-temperature environment, to minimize the time and effort required for the test, to increase the efficiency of the test, and to obtain a correct dynamic elasticity coefficient So that the high-temperature behavior of the material to be measured can be accurately predicted.

이와 같이 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 설명하였으나, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 이루어질 수 있음은 물론이다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시례에 한정되어서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이러한 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.Although the present invention has been described with reference to the accompanying drawings, it is to be understood that various changes and modifications may be made without departing from the spirit of the invention. Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the described embodiments, but should be determined by the scope of the appended claims and equivalents thereof.

1 : 시편 110,210 : 시편지지부
111 : 스탠드 111a : 지지플레이트
111b : 포스트 112 : 와이어
120,220 : 시편가열부 121 : 유도코일
122 : 유도가열기 130,230 : 타격부
131 : 회전지지부재 131a : 슬라이딩결합부
131b : 회전축 132 : 해머
133 : 클램프 133a : 분할부
133b : 체결부재 134 : 고정블럭
134a : 제 1 고정볼트 134b : 제 2 고정볼트
135 : 가이드부재 135a : 곡률고정부
135b : 슬릿 135c : 래크
135d : 걸림부 136 : 피니언
140,240 : 마이크로폰 150,250 : 제어부
160,260 : 온도센서 211 : 받침판
212 : 지지대1: Specimen 110, 210: Specimen support
111: stand 111a: support plate
111b: post 112: wire
120, 220: specimen heating section 121: induction coil
122: Induction heating 130, 230:
131: rotation support member 131a:
131b: rotating shaft 132: hammer
133: Clamp 133a:
133b: fastening member 134: fixed block
134a: first fixing bolt 134b: second fixing bolt
135: guide member 135a: curvature fixing unit
135b: Slit 135c: Rack
135d: Retaining portion 136: Pinion
140, 240: microphone 150, 250:
160, 260: Temperature sensor 211:
212: Support

Claims (7)

측정 대상 소재로 이루어진 시편을 지지하는 시편지지부;
상기 시편지지부에 지지되는 시편에 열을 제공하는 시편가열부;
상기 시편지지부에 지지되는 시편을 타격하여 상기 시편에 진동을 발생시키도록 하는 타격부;
상기 타격부에 의해 타격된 시편의 진동으로 발생되는 음을 전기적 신호로 변환시키는 마이크로폰; 및
상기 마이크로폰으로부터 전달되는 전기적 신호를 수신받아, 상기 시편의 진동수를 산출하거나, 상기 시편의 진동수를 산출하기 위한 데이터로서 저장하는 제어부;
를 포함하는, 고온 모달 시험 장치.A specimen support for supporting a specimen made of a material to be measured;
A specimen heating unit for supplying heat to the specimen supported by the specimen support;
A striking portion for striking the specimen supported by the specimen supporting portion to generate vibration in the specimen;
A microphone for converting a sound generated by vibration of the specimen struck by the hitting unit into an electrical signal; And
A control unit receiving the electrical signal transmitted from the microphone and calculating the frequency of the test piece or storing the data as data for calculating the frequency of the test piece;
Lt; RTI ID = 0.0 > modally < / RTI > 청구항 1에 있어서,
상기 시편지지부는,
지면에 설치되는 스탠드; 및
상기 스탠드로부터 하방으로 다수로 연장되도록 설치되고, 상기 시편에 각각 연결되는 와이어;
를 포함하는, 고온 모달 시험 장치.The method according to claim 1,
The sample supporting portion
Stand mounted on the ground; And
Wires extending from the stand downwardly in a plurality of directions and connected to the specimens, respectively;
Lt; RTI ID = 0.0 > modally < / RTI > 청구항 1에 있어서,
상기 시편지지부는,
지면에 설치되는 받침판; 및
상기 받침판으로부터 상방으로 다수로 연장되도록 마련되고, 상기 시편을 지지하며, 변형이 가능한 재질로 이루어지는 지지대;
를 포함하는, 고온 모달 시험 장치.The method according to claim 1,
The sample supporting portion
A floor plate installed on the ground; And
A supporting table provided to extend from the receiving plate upward in a plurality of directions and supporting the specimen and made of a deformable material;
Lt; RTI ID = 0.0 > modally < / RTI > 청구항 1에 있어서,
상기 시편가열부는,
상기 시편의 주위에 간극을 가지고서 감겨지는 유도코일;
상기 유도코일에 전원을 인가하여 전자기유도에 의해 상기 유도코일로부터 열이 방출되도록 하는 유도가열기;
를 포함하는, 고온 모달 시험 장치.The method according to claim 1,
The specimen heating section,
An induction coil wound around the specimen with a gap therebetween;
Induction heating for applying heat to the induction coil to cause heat to be released from the induction coil by electromagnetic induction;
Lt; RTI ID = 0.0 > modally < / RTI > 청구항 1에 있어서,
상기 타격부는,
상기 시편지지부에 설치되는 회전지지부재; 및
상기 회전지지부재에 회전 가능하게 설치되고, 회전에 의해 상기 시편의 끝단을 종방향으로 타격하는 해머;
를 포함하는, 고온 모달 시험 장치. The method according to claim 1,
The hitting portion
A rotating support member installed on the specimen supporting portion; And
A hammer rotatably installed on the rotation support member and hitting the end of the specimen in the longitudinal direction by rotation;
Lt; RTI ID = 0.0 > modally < / RTI > 청구항 5에 있어서,
상기 타격부는,
상기 시편지지부에 상하 높이 조절이 가능하도록 고정되는 클램프;
상기 클램프에 고정되는 고정블럭;
상기 고정블럭으로부터 틸팅 각도 조절이 가능하도록 설치되고, 래크가 수직되게 마련되며, 상기 회전지지부재가 상기 래크를 향하여 상하로 슬라이딩 가능하게 결합되고, 하단에 상기 회전지지부재를 지지하는 걸림부가 형성되는 가이드부재; 및
상기 회전지지부재에 상기 해머를 고정시키도록 설치되는 회전축의 외주면에 고정되고, 상기 래크에 기어 결합되는 피니언;을 더 포함하고,
상기 회전지지부재가 상기 해머와 함께 무게로 인해 하강시, 상기 피니언이 상기 래크를 따라 하강하여 회전함으로써 상기 해머가 타격을 위한 스윙 동작을 수행하도록 하는, 고온 모달 시험 장치.The method of claim 5,
The hitting portion
A clamp fixed to the specimen supporting part so as to be adjustable up and down;
A fixing block fixed to the clamp;
A rack is vertically provided, the rotation support member is slidably coupled to the rack up and down, and the lower end of the rotation support member is provided with a latching portion for supporting the rotation support member A guide member; And
And a pinion fixed to an outer circumferential surface of a rotary shaft installed to fix the hammer to the rotary support member and gear-coupled to the rack,
Wherein when the rotation support member is lowered due to its weight together with the hammer, the pinion is rotated downward along the rack to cause the hammer to perform a swing operation for striking. 청구항 1에 있어서,
상기 제어부는,
상기 시편의 온도를 측정하는 온도센서로부터 출력되는 감지신호를 수신받아 상기 시편이 정해진 온도 내지 온도범위에 해당되도록 상기 시편가열부를 제어하는, 고온 모달 시험 장치.The method according to claim 1,
Wherein,
And receives the sensing signal output from the temperature sensor for measuring the temperature of the specimen, and controls the specimen heating unit so that the specimen corresponds to a predetermined temperature or temperature range.
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