KR20180095304A - 여러 응력 삼축비 조건을 고려한 압축 시험 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 복합재료에 가해지는 여러 가지 하중 조건하에서 거동을 살펴볼 수 있는 여러 응력 삼축비 조건을 고려한 압축 시험 장치에 관한 것으로, 본 발명의 여러 응력 삼축비 조건을 고려한 압축 시험 장치는, 복합재료 시편이 놓여지는 하부지그(bottom jig)와; 하부지그의 상측에서 복합재료 시편을 하측으로 가압하는 상부지그(upper jig)와; 상기 하부지그 상에 조립되어 복합재료 시편의 네 측면을 선택적으로 지지하여, 복합재료 시편이 상부지그에 의해 가압되어 단면적이 커지는 과정에서 시편의 가로축 및 세로축의 변형을 억제하는 4개의 경계블록(block);을 포함하여, 상기 4개의 경계블록을 하부지그에 선택적으로 조립하여 복합재료에 가해지는 여러 가지 하중 조건 하에서의 거동을 시험할 수 있도록 한 것을 특징으로 한다.

Description

여러 응력 삼축비 조건을 고려한 압축 시험 장치{Compression test equipment considering various condition of stress triaxiality}

본 발명은 복합 재료의 압축 시험 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 탄소나 유리, 혹은 고분자 섬유를 첨가해 두 종류 이상의 소재로 제작한 복합 재료(composite materials)를 하부지그 위에 놓고, 하부지그에 복합 재료의 측면 및 전후면을 선택적으로 지지하는 복수의 경계블록을 선택적으로 조립하여 지지한 후 복합 재료의 상부지그로 가압하여 여러 가지 하중 조건에서 복합재료를 압축 시험할 수 있도록 한 압축 시험 장치에 관한 것이다.

주로 탄소나 유리, 혹은 고분자 섬유를 첨가해 두 종류 이상의 소재로 제작한 복합 재료(composite materials)는 극심한 온도 변화 조건에서 열 변형이 작을 뿐만 아니라 밀도 대비 우수한 강도 성능을 가지고 있어 자동차, 선박, 건설 등 다양한 분야의 단열자재로 활용되고 있다.

일반적으로 금속재료 같은 경우는 작용하는 하중의 방향에 상관없이 일정한 성질을 보이는 등방성재료인데 반해, 복합재료는 첨가되는 섬유의 방향에 따라 작용하는 하중으로부터 다른 성질을 나타낸다.

이러한 복합재료는 일축 하중이 작용하는 경우 하중 작용 이외 방향으로 수축 혹은 팽창을 하게 되는데, 이 때 대상재료의 팽창방향이 억제되는 경우 경계조건으로 하중이 작용하는 것으로 간주가 가능하다.

그러나 종래의 일축 압축 시험 방법으로는 복합재료에 가해지는 여러 가지 하중 조건하에서 거동을 살펴보기가 불가능하여 실제 환경을 모사하기가 어려운 실정이다.

한국 등록특허 제10-0490886호 한국 공개특허 제10-2013-0045457호 한국 등록특허 제10-0545342호

본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 복합재료에 가해지는 여러 가지 하중 조건하에서 거동을 살펴볼 수 있는 여러 응력 삼축비 조건을 고려한 압축 시험 장치를 제공함에 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 여러 응력 삼축비 조건을 고려한 압축 시험 장치는, 복합재료 시편이 놓여지는 하부지그(bottom jig)와; 하부지그의 상측에서 복합재료 시편을 하측으로 가압하는 상부지그(upper jig)와; 상기 하부지그 상에 조립되어 복합재료 시편의 양 측면과 전후면을 지지하여 복합재료 시편이 상부지그에 의해 가압되어 단면적이 커지는 과정에서 시편의 가로축 및 세로축의 변형을 억제하는 4개의 경계블록(block);을 포함하여, 상기 4개의 경계블록을 하부지그에 선택적으로 조립하여 복합재료에 가해지는 여러 가지 하중 조건 하에서의 거동을 시험할 수 있도록 한 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 하부지그에 4개의 경계블록을 선택적으로 조립하여 복합재료의 측면 및 전후면을 지지하여 시편의 가로축 및 세로축의 변형을 억제하여 시험을 수행할 수 있으므로 여러 가지 하중 조건에서 복합재료를 압축 시험할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 압축 시험 장치에 의한 첫번째 압축 시험예를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 압축 시험 장치에 의한 두번째 압축 시험예를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 압축 시험 장치에 의한 세번째 압축 시험예를 나타낸 도면이다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 여러 응력 삼축비 조건을 고려한 압축 시험 장치를 상세히 설명한다.

도 1 내지 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 압축 시험 장치를 나타낸 것으로, 본 발명에 따른 압축 시험 장치는, 조립식 상부지그(1)(upper jig)와 하부지그(2)(bottom zig), 4개의 경계블록(3)(block)들을 포함하여 구성된다.

좀 더 구체적으로 본 발명의 압축 시험 장치는, 복합재료 시편(S)이 놓여지는 하부지그(2)(bottom jig)와, 하부지그(2)의 상측에서 복합재료 시편(S)을 하측으로 가압하는 상부지그(1)(upper jig)와, 상기 하부지그(2) 상에 조립되어 복합재료 시편의 양 측면과 전후면을 지지하여 복합재료 시편이 상부지그에 의해 가압되어 단면적이 커지는 과정에서 시편의 가로축 및 세로축의 변형을 억제하는 4개의 경계블록(3)(block)을 포함하여, 상기 4개의 경계블록(3)을 하부지그(2)에 선택적으로 조립하여 복합재료에 가해지는 여러 가지 하중 조건 하에서의 거동을 시험할 수 있도록 한 것이다.

도 1은 압축실험에 통상적으로 이용되는 하부지그(2) 상에 복합재료 시편이 놓여지고 하중이 작용하는 시편(S)의 높이 축 이외에는 제한조건을 두지 않고 압축 시험을 수행할 수 있게 한 것이다.

도 2는 복합재료 시편(S)의 양측면에 2개의 경계블록(3)을 설치하여 압축 하중에 의해 시편(S)의 단면적이 커지는 과정에서 시편 가로축의 변형을 억제하여 압축 시험을 수행할 수 있게 한 것이다.

마지막으로 도 3은 시편(S)의 양측면과 전후면 모두 경계블록(3)을 설치하여 압축 하중에 의해 시편(S)의 단면적이 커지는 과정에서 가로축 및 세로축의 변형까지 억제하여 압축 시험을 수행하게 한 것이다. 이 상태에서는 실험값을 구할 때 사용되는 공칭변형률이 진병형률과 같아지게 된다.

상기 도 1 내지 도 3에서 적용된 상부지그(1)는 복합재료 시편(S)에 동일한 하중(load)을 가할 수 있도록 동일한 무게로 제작된다.

이와 같이 본 발명의 압축 시험 장치는 하부지그에 4개의 경계블록을 선택적으로 조립하여 복합재료의 양 측면 및 전후면을 지지할 수 있으므로 여러 가지 하중 조건에서 복합재료를 압축 시험할 수 있는 이점이 있다.

이상에서는 본 발명에 대한 기술사상을 첨부 도면과 함께 서술하였지만 이는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 이라면 누구나 본 발명의 기술적 사상의 범주를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다.

1 : 상부지그(upper jig) 2 : 하부지그(bottom zig)
3 : 경계블록(block)

Claims (1)

1. 복합재료 시편이 놓여지는 하부지그(2)(bottom jig)와;
   하부지그(2)의 상측에서 복합재료 시편을 하측으로 가압하는 상부지그(1)(upper jig)와;
   상기 하부지그(2) 상에 조립되어 복합재료 시편의 양 측면과 전후면을 지지하여 복합재료 시편이 상부지그에 의해 가압되어 단면적이 커지는 과정에서 시편의 가로축 및 세로축의 변형을 억제하는 4개의 경계블록(3)(block);
   을 포함하여,
   상기 4개의 경계블록(3)을 하부지그(2)에 선택적으로 조립하여 복합재료에 가해지는 여러 가지 하중 조건 하에서의 거동을 시험할 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 여러 응력 삼축비 조건을 고려한 압축 시험 장치.

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