KR20220104326A - 박판 시편의 파괴 인성 평가 시스템 - Google Patents

박판 시편의 파괴 인성 평가 시스템 Download PDF

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KR20220104326A
KR20220104326A KR1020210006449A KR20210006449A KR20220104326A KR 20220104326 A KR20220104326 A KR 20220104326A KR 1020210006449 A KR1020210006449 A KR 1020210006449A KR 20210006449 A KR20210006449 A KR 20210006449A KR 20220104326 A KR20220104326 A KR 20220104326A
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성효경
이정섭
박상은
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경상국립대학교산학협력단
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Abstract

본 발명은 박판 시편의 파괴 인성을 측정할 수 있는 시스템에 관한 것으로, 3mm CT 시편이 평면변형률(plane strain) 조건을 만족하고, COD gage를 장착할 수 있도록 조정하여 CT 시편의 형태로 파괴인성 시험이 가능하도록 제조된 박판 시편의 파괴 인성 평가 시스템이다.
본 발명에 따른 본 발명에 따른 파괴 인성 평가용 박판 시편은, ASTM e1820 파괴 인성 시험 시 사용 가능한 CT용 시편(100)에 있어서, 상기 시편(100)의 균열 발생을 육안으로 관찰할 수 있도록 상기 시편(100)의 중앙부에 각각 구비되는 크랙부(10); 상기 시편(100)과 시험장치(1)를 결합할 수 있도록 구비되는 결합부(20); 상기 크랙부(10)에서 양측으로 연장 연결되어 상기 크랙부(10)의 금을 확장시킨 수직연결부(30);로 마련하되, 상기 수직연결부는 상기 시편(100)의 두께부(80) 길이가 0.5X시편부(61) 길이와 동일하도록 마련로 구성되는 것을 특징으로 한다.

Description

박판 시편의 파괴 인성 평가 시스템{FRACTURE TOUGHNESS TEST FOR CT SPECIMEN SYSTEM}
본 발명은 박판 시편의 파괴 인성을 측정할 수 있는 시스템에 관한 것으로, 3mm CT 시편이 평면변형률(plane strain) 조건을 만족하고, COD gage를 장착할 수 있도록 조정하여 CT 시편의 형태로 파괴인성 시험이 가능하도록 제조된 박판 시편의 파괴 인성 평가 시스템이다.
파괴 인성(Fracture Toughness)은 파괴역학적 인자로서 시편(100)이 외부 하중에 견딜 수 있는 저항 정도를 나타내는 재료 고유의 성질이다. 이 물성치를 정확하게 측정하는 것은 제품 구조물 해석에 매우 중요하다.
재료의 파괴인성을 측정하기 위해서 일정 크기의 균열을 가지는 시편에 응력을 가하여 파괴를 일으킨 후, 그 파괴응력을 구하게 된다. 재료의 파괴 인성치는 재료의 파괴역학적인 관점에서 보았을 때 재료의 이론적 강도보다 실제적 강도가 약하기 때문에 도입된 개념이다. 그러나 박판 두께의 강판을 사용하여 인장시험과 압축시험을 반복하는 시험에서는 시편의 두께가 매우 얇아 쉽게 좌굴이 발생하게 되어 측정값에 오차가 발생되는 문제점이 있다.
위와 같은 문제점을 해결하기 위해 제안된 대한민국공개특허 제10-0035719호를 살펴보면, 시편의 일면과 타면에 각각 위치하며, 시편의 압축 시 시편의 좌굴을 방지하기 위한 한 쌍의 좌굴방지 지그가 구비된다. 그러나 시험 중 균열이 진전되는 상황과 균열의 전파각도를 확인하기 위하여 균열이 성장하는 모습을 육안으로 관찰할 수 없다는 문제점이 있다.
또한, 고강도 극후판의 수요 및 산업분야의 증가함에 따라 후·박판재의 파괴인성에 대한 연구가 필수적이다. 그러나 금속재료의 파괴 인성(KIC) 시험은 시편이 평면변형률(plane strain) 조건을 만족하기 위해 충분한 두께를 가져야 하며, 후·박판재의 경우 표면부 소성변형의 개입에 따라 시험 수행에 있어 신뢰도가 떨어지고, 파괴 인성(KIC)을 만족하지 못하여 설계 값으로는 사용하기 어렵다. 따라서 본 발명은 시편의 형상을 수정 및 재설계하여 후·박판재의 파괴 인성(KIC) 시험이 가능한 시험 시편을 제조하고자 한다.
대한민국공개특허 제10-0035719호(2017.03.31)
본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위해서 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 후·박판재의 파괴 인성(KIC)을 측정할 수 있도록 시편을 제공하는 것이다.
발명이 해결하고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명에 따른 파괴 인성 평가용 박판 시편은,
ASTM e1820 파괴 인성 시험 시 사용 가능한 CT용 시편(100)에 있어서,
상기 시편(100)의 균열 발생을 육안으로 관찰할 수 있도록 상기 시편(100)의 중앙부에 각각 구비되는 크랙부(10);
상기 시편(100)과 시험장치(1)를 결합할 수 있도록 구비되는 결합부(20);
상기 크랙부(10)에서 양측으로 연장 연결되어 상기 크랙부(10)의 금을 확장시킨 수직연결부(30);로 마련하되,
상기 수직연결부는,
상기 시편(100)의 두께부(80) 길이가 0.5X시편부(61) 길이와 동일하도록 마련로 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 시편(100)은 ASTM e1820 파괴 인성 시험에서 평면변형률(plane strain)을 만족하되, 상기 평면변형률(plane strain)은 아래 [수학식 1]에 의해 확인하는 것을 특징으로 한다.
[수학식 1]
Figure pat00001
(여기서, B는 시편의 두께부(80) 길이, a는 크랙부(10) 길이, W는 시편부(61) 길이, σYS는 항복강도이다).
상기 시편(100)은 ASTM e1820 파괴 인성 시험에서 평면변형률(plane strain)을 만족하되, 상기 평면변형률(plane strain)은 아래 [수학식 2]에 의해 확인하는 것을 특징으로 한다.
[수학식 2]
Figure pat00002
(여기서, B는 시편의 두께부(80) 길이, b0는 시편부(61) 길이(W)에서 크랙부(10)와 결합부(20) 중심까지 길이(ai)를 제외한 길이, JQ는 응력확대계수, σY는 (σYS+σTS)/2, σYS는 항복강도 및 σTS는 인장강도이다.)
또한, 본 발명인 박판 시편의 파괴 인성 평가 시스템은,
ASTM e1820 파괴 인성 시험 시 사용 가능한 CT용 시편(100); 및
상기 시편(100)을 결착하여 파괴 인성 시험장치(1)에 결합시키는 치구(2);로 구성하되,
상기 시편(100)은,
상기 시편(100)의 균열 발생을 육안으로 관찰할 수 있도록 상기 시편(100)의 중앙부에 각각 구비되는 크랙부(10);
상기 시편(100)과 시험장치(1)를 결합할 수 있도록 구비되는 결합부(20);
상기 크랙부(10)에서 양측으로 연장 연결되어 상기 크랙부(10)의 금을 확장시킨 수직연결부(30);로 마련하되,
상기 수직연결부는,
상기 시편(100)의 두께부(80) 길이가 0.5X시편부(61) 길이와 동일하도록 마련되는 것을 특징으로 한다.
상기 시편(100)의 길이부(60)는 6mm, 너비부(70)는 7.2mm 및 두께부(80)이 3mm로 마련되는 것을 특징으로 한다.
상기 제1굽힘부(40)와 제2굽힘부(50) 사이의 각도는 65° 인 것을 특징으로 한다.
상기 제2굽힘부(50)와 너비부(70) 사이의 각도는 50° 인 것을 특징으로 한다.
상기 크랙부(10)의 내부 사이 각도는 45°인 것을 특징으로 한다.
상기 시편(100)은 ASTM e1820 파괴 인성 시험에서 평면변형률(plane strain)을 만족하되, 상기 평면변형률(plane strain)은 아래 [수학식 1]에 의해 확인하는 것을 특징으로 한다.
[수학식 1]
Figure pat00003
(여기서, B는 시편의 두께부(80) 길이, a는 크랙부(10) 길이, W는 시편부(61) 길이, σYS는 항복강도이다).
상기 시편(100)은 ASTM e1820 파괴 인성 시험에서 평면변형률(plane strain)을 만족하되, 상기 평면변형률(plane strain)은 아래 [수학식 2]에 의해 확인하는 것을 특징으로 한다.
[수학식 2]
Figure pat00004
(여기서, B는 시편의 두께부(80) 길이, b0는 시편부(61) 길이(W)에서 크랙부(10)와 결합부(20) 중심까지 길이(ai)를 제외한 길이, JQ는 응력확대계수, σY는 (σYS+σTS)/2, σYS는 항복강도 및 σTS는 인장강도이다.)
상기 과제의 해결 수단에 의해, 본 발명은 후·박판재의 파괴 인성(KIC)을 측정할 수 있도록 시편을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명은 파괴 인성(KIC) 시험 중 시편에 좌굴이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명은 시험 중 균열이 진전되는 상황과 균열의 전파각도를 육안으로 확인할 수 있다.
도 1은 본 발명인 파괴 인성 평가용 박판 시편의 구성을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 크랙부(10)을 자세히 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 수직연결부(30)를 자세히 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명인 파괴 인성 평가용 박판 시편의 구성을 나타낸 사진이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 파괴 인성 평가용 박판 시편의 구성을 자세히 나타낸 도면이다.
도 6은 종래에 사용된 박판 시편을 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명인 파괴 인성 평가용 박판 시편을 이용한 박판 시편의 파괴 인성 평가 시스템의 구성을 나타낸 도면이다
도 8은 균열 선단에 COD 게이지를 장착하는 형태를 나타낸 사진이다.
본 명세서에서 사용되는 용어에 대해 간략히 설명하고, 본 발명에 대해 구체적으로 설명하기로 한다.
본 발명에서 사용되는 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 따라서 본 발명에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 발명의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다.
명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 “포함”한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
본 발명에 대한 해결하고자 하는 과제, 과제의 해결 수단, 발명의 효과를 포함한 구체적인 사항들은 다음에 기재할 실시 예 및 도면들에 포함되어 있다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세히 설명하기로 한다.
본 발명은 ASTM e1820 파괴 인성 시험 시 사용 가능한 CT용 시편(100)에 관한 것으로, 3mm CT 시편이 평면변형률(plane strain) 조건을 만족하고, COD gage를 장착할 수 있도록 조정하여 CT 시편의 형태로 파괴인성 시험이 가능하도록 제조된 파괴 인성 평가용 박판 시편 및 이를 이용한 박판 시편의 파괴 인성 평가 시스템이다.
보다 상세하게, 파괴 인성 시험은 상기 시편(100)에 반복하중이나 인장력을 가함으로써 상기 시편(100)의 파괴 저항성을 측정하는 시험이다. 특히, ASTM e1820 파괴 인성 시험은 선형탄성 파괴역학(LEFM)을 기초로 하기 때문에 소성변형의 개입을 최소화하여 소재의 파괴저항성을 측정하는 시험이며, 이를 위해 충분한 두께(B = 0.5W, ASTM)와 취성적인 소재로 시험에 제한될 수 있다. CT 시편에 인장응력이 가해 졌을 때 중심부는 3축 응력, 표면 부는 2축 응력이 발생하게 되어 표면으로 갈수록 소성변형영역(plastic zone)이 증가하게 된다. 이로 인해 두께가 얇은 박판소재 시편의 경우 변형 또는 좌굴이 발생하기 때문에 시편의 내부는 3축 응력의 평면변형률(plane strain) 조건을 만족하기 어렵다.
즉, 파괴 인성 시험에서 시편(100)은 평면변형률(plane strain) 조건을 만족하기 위해 충분한 두께를 가져야 하며 후·박판재의 경우 표면부 소성 변형의 개입에 따라 시험 수행에 있어 신뢰도가 떨어지고 파괴인성 시험을 만족하지 못하여 설계 값으로는 사용하기 어렵다.
다시 말해, 평면변형률(plane strain)의 시험 조건은 3축 응력 상태를 만족하여야 한다. 시편내부의 소성변형영역은 가시화하거나 측정할 수 없기 때문에 KQ 또는 JQ의 개념을 도입하게 된다. 시험이 종료되고 측정된 데이터를 관계식에 적용하여 평면변형률(plane strain)의 만족 유무를 확인하고 이를 만족하는 KQ 또는 JQ값을 KIC 또는 JIC 라 칭할 수 있으며, KIC의 조건은 [수학식 1] 및 JIC의 조건은 [수학식 2]로 나타낼 수 있다.
Figure pat00005
(여기서, B는 시편의 두께부(80) 길이, a는 크랙부(10) 길이, W는 시편부(61) 길이, σYS는 항복강도이다).
Figure pat00006
(여기서, B는 시편의 두께부(80) 길이, b0는 시편부(61) 길이(W)에서 크랙부(10)와 결합부(20) 중심까지 길이(ai)를 제외한 길이, JQ는 응력확대계수, σY는 (σYS+σTS)/2, σYS는 항복강도 및 σTS는 인장강도이다.)
도 1에 나타난 바와 같이, 본 발명인 파괴 인성 평가용 박판 시편은 크랙부(10), 결합부(20), 수직연결부(30), 제1굽힘부(40) 및 제2굽힘부(50)로 구성된다.
먼저, 상기 크랙부(10)은 상기 시편(100)의 균열 발생을 육안으로 관찰할 수 있도록 상기 시편(100)의 중앙부에 각각 구비된다. 상기 크랙부(10)은 상기 크랙부(10)의 중앙에 위치된다.
보다 구체적으로, 상기 크랙부(10)은 길이부(60) 방향을 따라 일정 깊이만큼 홈이 마련되어 있고 홈의 단부는 뾰족한 모서리로 마련된다. 상기 크랙부(10)을 통해 상기 시편(100)의 파괴 인성 시험 시, 상기 시편(100)에 발생하는 균열이 성장하는 과정을 관찰할 수 있다. 다시 말하면, 상기 시편(100)의 파괴 인성 시험 시, 상기 시편(100) 내에 발생하는 균열이 진전되는 상황과 상기 균열의 전파각도를 육안으로 확인할 수 있는 것이다.
본 발명의 일실시예로, 도 2에 나타난 바와 같이, 상기 크랙부(10)의 길이는 0.87mm이고 너비는 0.35mm로 마련되며, 상기 크랙부(10)의 단부의 내부 각도는 45°로 마련되는 것이 바람직하다.
다음으로, 상기 결합부(20)는 상기 시편(100)과 시험장치(1)를 결합할 수 있도록 구비된다. 도 1를 참조하면, 상기 시편(100)에서 상기 수직연결부(30)의 양측에 동일한 크기의 원형으로 마련된다. 상기 결합부(20)의 홀을 이용하여 상기 시편(100)과 시험장치(1)가 결합된다. 따라서, 상기 결합부(20)는 동심원을 이루는 것이 바람직하며 상기 시편(100)을 상기 시험장치(1)에 결합할 수 있도록 하는 것이다.
본 발명의 일실시예로, 도 5에 나타난 바와 같이, 상기 결합부(20)의 지름은 1.5mm인 것이 바람직하다. 또한, 상기 크랙부(10)의 중심에서 상기 결합부(20)의 중심까지 너비는 2.13mm로 제조되는 것이 바람직하고, 상기 결합부(20)의 중심에서 상기 시편(100)의 단부까지 너비는 1.47mm로 제조되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 크랙부(10)의 홈의 단부에서 상기 결합부(20)의 중심까지 길이는 2mm이고, 상기 시편(100)의 하단에서 상기 크랙부(10)의 중심까지 길이는 10mm이며, 상기 시편(100)의 상단에서 상기 크랙부(10)의 중심까지 길이는 4mm인 것이 바람직하다.
다음으로, 상기 수직연결부(30)는 상기 크랙부(10)에서 양측으로 연장 연결되어 아래 [수학식 3]와 같이 B(시편의 두께부(80) 길이)가 0.5ｘW(시편부(61) 길이)와 동일하도록 구비된다.
Figure pat00007
(여기서, B는 시편의 두께부(80) 길이, W는 시편부(61) 길이이다.)
보다 구체적으로, ASTM e1820 파괴 인성 시험에 명시되어 있는 [수학식 3]의 조건을 만족하기 위해서 시편의 너비(W)만 감소하여 설계한다면 COD gage를 시편 홈에 채결하는 데에 어려움이 있으며, 이를 해결하기 위해 상기 수직연결부(30)의 길이를 증가하여 개선하였다.
종래의 경우, CT 시편 형상은 유지한 채 두께만 줄이고 지그를 활용하여 좌굴을 방지하였으나, 본 발명의 경우 B=0.5W를 만족하는 두께의 시편 형상으로 본 시편 자체가 평면변형률(plane strain) 조건을 만족시켜 변형을 최소화하여 시험의 신뢰성을 확보할 수 있었다.
보다 구체적으로, 도 3에 나타난 바와 같이, 상기 수직연결부(30)는 계단형태로 마련되어 상기 크랙부(10)에 마련된 홈이 넓어지는 형태로 연장된다. 즉, 상기 수직연결부(30)는 상기 크랙부(10)의 단부에서 연장 연결하되 너비 방향의 수직으로 꺾임이 마련된 제1연결부(31), 상기 제1연결부(31)의 단부에서 연장 연결하되 길이 방향의 수직으로 꺾임이 마련된 제2연결부(32), 상기 제2연결부(32)의 단부에서 연장 연결하되 상기 제1연결부(31)와 수평하게 너비 방향의 수직으로 꺾임이 마련된 제3연결부(33), 상기 제3연결부(33)의 단부에서 연장 연결하되 상기 제2연결부(32)와 수평하게 길이 방향의 수직으로 꺾임이 마련된 제4연결부(34) 및 상기 제4연결부(34)의 단부에서 연장 연결하되 길이 방향으로 꺾임이 마련되고 상기 제4연결부(34)의 연장선과 내부 각도가 10°를 이루도록 마련되는 제5연결부(35)로 마련되는 것이 바람직하다.
본 발명의 일실시예로, 도 3에 나타난 바와 같이, 상기 수직연결부(30)는 크랙부(10)의 중심에서 상기 제1연결부(31)의 너비가 0.5mm이고, 상기 크랙부(10)의 중심에서 상기 제3연결부(33)의 너비가 0.78mm로 마련되어 상기 제3연결부(33)의 순수 길이는 0.28mm인 것이 바람직하다. 또한, 상기 제2연결부(32)의 길이는 0.5mm이고 상기 제4연결부(34)의 길이는 0.5mm로 마련되는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 일실시예로, 도 5에 나타난 바와 같이, 상기 크랙부(10)의 중심에서 상기 제5연결부(35)의 너비가 1.1mm로 마련되는 것이 바람직하다.
본 발명의 일실시예로, 도 5에 나타난 바와 같이, 상기 제2굽힘부(50)와 너비부(70) 사이의 각도는 50°이고, 상기 제1굽힘부(40)와 제2굽힘부(50) 사이의 각도는 65°이며, 상기 크랙부(10)의 내부 사이 각도는 45°인 것이 바람직하다.
또한, 본 발명인 파괴 인성 평가용 박판 시편에서 상기 시편(100)의 길이부(60)는 10mm, 너비부(70)는 7.2mm 및 두께부(80)이 3mm로 마련되는 것이 바람직하다. 본 발명의 경우 상기 길이부(60)가 10mm로 마련되어 있어 COD(Crack Opening Displacement) 게이지 장착 홈을 확보할 수 있다.
보다 구체적으로, 도 8에 나타난 바와 같이, 균열 선단에 COD 게이지를 장착하게 된다. 상기 COD 게이지는 균열선단의 δ 변화량을 측정하고 컴플라이언스 방법(compliance method)를 활용하여 실제 균열 길이를 환산하여 측정하는 방법이다. COD gage의 활용은 Load-displacement 곡선에서 구한 PQ 값과 균열길이 값과 관계식을 통해 KIC 조건임을 확인하고, 정확한 균열 값을 측정하는 데에 필요하다.
또한, 상기 시편(100)의 두께부(80)이 3mm이고 길이부(60)가 10mm로 마련되어 있어 표면의 소성변형의 개입을 막을 수 있으므로 상기 조건으로 실시하는 것이 바람직하다. 표면부의 소성변형의 개입을 막기 위해서는 두께부(80)을 B = 0.5W 이상의 시편을 제작한다면 충분한 두께를 가지기 때문에 표면부 소성 변형의 개입을 최소화 할 수 있다. 다만 상기 길이부(60)은 COD 게이지 장착을 위한 도면 설계를 수정한 것이기 때문에 소성변형의 최소화와는 무관하다.
또한, 본 발명인 박판 시편의 파괴 인성 평가 시스템은 ASTM e1820 파괴 인성 시험 시 사용 가능한 CT용 상기 시편(100) 및 상기 시편(100)을 결착하여 파괴 인성 시험장치(1)에 결합시키는 치구(2)로 구성되는 것이 바람직하다.
도 7을 참조하면, 시험장치(1)에 상기 시편(100)을 고정시키고, 상기 시편(100)을 기준으로 상하로 반복하중을 가하여 상기 시편(100)에 균열이 성장하는 모습을 관찰하는 것이다. 상기와 같은 과정에서, 상기 시편(100)이 얇은 부재로 만들어진 물체인 경우, 상기 시편(100)이 외부로부터 응력을 받으면 급격하게 횡방향 변형을 일으키는 좌굴이 발생하게 된다. 즉, 상기 파괴 인성 시험에서 상기 시편(100)이 얇을 경우, 다축응력이 발생하여 상기 시편(100)의 두께부(80) 방향으로 가해지는 작은 힘에도 변형되어 버리는 좌굴 현상이 발생하는 것이다. 상기 좌굴 현상이 발생하게 되면, 상기 시편(100)의 균열의 성장과 관계없이 상기 시편(100)이 변형을 일으켜 정확한 실험을 할 수 없게 된다.
상기 과제의 해결 수단에 의해, 본 발명은 후·박판재의 파괴 인성(KIC)을 측정할 수 있도록 시편을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명은 파괴 인성(KIC) 시험 중 시편에 좌굴이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명은 시험 중 균열이 진전되는 상황과 균열의 전파각도를 육안으로 확인할 수 있다.
이와 같이, 상술한 본 발명의 기술적 구성은 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자가 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 하고, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타나며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100. 시편
10. 크랙부
20. 결합부
30. 수직연결부
31. 제1연결부
32. 제2연결부
33. 제3연결부
34. 제4연결부
35. 제5연결부
40. 제1굽힘부
50. 제2굽힘부
60. 길이부
61. 시편부
70. 너비부
80. 두께부
1. 시험장치
2. 치구

Claims (14)

  1. ASTM e1820 파괴 인성 시험 시 사용 가능한 CT용 시편(100)에 있어서,
    상기 시편(100)의 균열 발생을 육안으로 관찰할 수 있도록 상기 시편(100)의 중앙부에 각각 구비되는 크랙부(10);
    상기 시편(100)과 시험장치(1)를 결합할 수 있도록 구비되는 결합부(20);
    상기 크랙부(10)에서 양측으로 연장 연결되어 상기 크랙부(10)의 금을 확장시킨 수직연결부(30);로 마련하되,
    상기 수직연결부는,
    상기 시편(100)의 두께부(80) 길이가 0.5X시편부(61) 길이와 동일하도록 마련되는 것을 특징으로 하는 파괴 인성 평가용 박판 시편.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 시편(100)의 길이부(60)는 10mm, 너비부(70)는 7.2mm 및 두께부(80)이 3mm로 마련되는 것을 특징으로 하는 파괴 인성 평가용 박판 시편.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 수직연결부(30)에서 양측으로 연장 연결되는 제1굽힘부(40) 및 상기 제2굽힘부(40)에서 양측으로 연장 연결되는 제2굽힘부(50)로 구성하되,
    상기 제1굽힘부(40)와 제2굽힘부(50) 사이의 각도는 65° 인 것을 특징으로 하는 파괴 인성 평가용 박판 시편.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 제2굽힘부(50)와 너비부(70) 사이의 각도는 50° 인 것을 특징으로 하는 파괴 인성 평가용 박판 시편.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 크랙부(10)의 내부 사이 각도는 45°인 것을 특징으로 하는 파괴 인성 평가용 박판 시편.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 시편(100)은 ASTM e1820 파괴 인성 시험에서 평면변형률(plane strain)을 만족하되,
    상기 평면변형률(plane strain)은 아래 [수학식 1]에 의해 확인하는 것을 특징으로 하는 파괴 인성 평가용 박판 시편 :
    [수학식 1]
    Figure pat00008

    (여기서, B는 시편의 두께부(80) 길이, a는 크랙부(10) 길이, W는 시편부(61) 길이, σYS는 항복강도이다).
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 시편(100)은 ASTM e1820 파괴 인성 시험에서 평면변형률(plane strain)을 만족하되,
    상기 평면변형률(plane strain)은 아래 [수학식 2]에 의해 확인하는 것을 특징으로 하는 파괴 인성 평가용 박판 시편 :
    Figure pat00009

    (여기서, B는 시편의 두께부(80) 길이, b0는 시편부(61) 길이(W)에서 크랙부(10)와 결합부(20) 중심까지 길이(ai)를 제외한 길이, JQ는 응력확대계수, σY는 (σYS+σTS)/2, σYS는 항복강도 및 σTS는 인장강도이다.)
  8. ASTM e1820 파괴 인성 시험 시 사용 가능한 CT용 시편(100); 및
    상기 시편(100)을 결착하여 파괴 인성 시험장치(1)에 결합시키는 치구(2);로 구성하되,
    상기 시편(100)은,
    상기 시편(100)의 균열 발생을 육안으로 관찰할 수 있도록 상기 시편(100)의 중앙부에 각각 구비되는 크랙부(10);
    상기 시편(100)과 시험장치(1)를 결합할 수 있도록 구비되는 결합부(20);
    상기 크랙부(10)에서 양측으로 연장 연결되어 상기 크랙부(10)의 금을 확장시킨 수직연결부(30);로 마련하되,
    상기 수직연결부는,
    상기 시편(100)의 두께부(80) 길이가 0.5X시편부(61) 길이와 동일하도록 마련되는 것을 특징으로 하는 박판 시편의 파괴 인성 평가 시스템.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 시편(100)의 길이부(60)는 10mm, 너비부(70)는 7.2mm 및 두께부(80)이 3mm로 마련되는 것을 특징으로 하는 박판 시편의 파괴 인성 평가 시스템.
  10. 제 8항에 있어서,
    상기 수직연결부(30)에서 양측으로 연장 연결되는 제1굽힘부(40) 및 상기 제2굽힘부(40)에서 양측으로 연장 연결되는 제2굽힘부(50)로 구성하되,
    상기 제1굽힘부(40)와 제2굽힘부(50) 사이의 각도는 65° 인 것을 특징으로
    하는 박판 시편의 파괴 인성 평가 시스템.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 제2굽힘부(50)와 너비부(70) 사이의 각도는 50° 인 것을 특징으로 하는 박판 시편의 파괴 인성 평가 시스템.
  12. 제 8항에 있어서,
    상기 크랙부(10)의 내부 사이 각도는 45°인 것을 특징으로 하는 박판 시편의 파괴 인성 평가 시스템.
  13. 제 8항에 있어서,
    상기 시편(100)은 ASTM e1820 파괴 인성 시험에서 평면변형률(plane strain)을 만족하되,
    상기 평면변형률(plane strain)은 아래 [수학식 1]에 의해 확인하는 것을 특징으로 하는 박판 시편의 파괴 인성 평가 시스템 :
    [수학식 1]
    Figure pat00010

    (여기서, B는 시편의 두께부(80) 길이, a는 크랙부(10) 길이, W는 시편부(61) 길이, σYS는 항복강도이다).
  14. 제 1항에 있어서,
    상기 시편(100)은 ASTM e1820 파괴 인성 시험에서 평면변형률(plane strain)을 만족하되,
    상기 평면변형률(plane strain)은 아래 [수학식 2]에 의해 확인하는 것을 특징으로 하는 박판 시편의 파괴 인성 평가 시스템 :
    [수학식 2]
    Figure pat00011

    (여기서, B는 시편의 두께부(80) 길이, b0는 시편부(61) 길이(W)에서 크랙부(10)와 결합부(20) 중심까지 길이(ai)를 제외한 길이, JQ는 응력확대계수, σY는 (σYS+σTS)/2, σYS는 항복강도 및 σTS는 인장강도이다.)
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