KR102336542B1 - Apparatus and method for test of heat load and structural load by induction heating - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 별도의 발열체없이 고주파 유도가열 방식으로 시편을 급속가열하여 급속 가열에 따라 환경을 모사할 수 있도록 한 유도가열에 의한 열/구조하중 시험장치 및 시험방법에 관한 것이다.The present invention relates to a heat/structural load testing apparatus and test method by induction heating, which enables rapid heating of a specimen by a high-frequency induction heating method without a separate heating element to simulate an environment according to rapid heating.
최근 개발하고 있거나 개발 완료된 차세대 초고속 비행체는 고속-고기동 성능, 파괴력 증대, 생존성 확보 등으로 인해 구조하중 외에도 열하중이 복합적으로 작용한다. 상기 비행체가 고속으로 기동하면, 공력가열에 의해 표면온도가 급격히 증가하여(예컨대, 1,000℃ 초과), 초고온 상태가 되어, 열하중이 작용한다.The next-generation high-speed vehicle that has been recently developed or has been developed is subjected to complex thermal loads in addition to structural loads due to high-speed-high maneuverability, increased destructive power, and securing survivability. When the aircraft maneuvers at high speed, the surface temperature rapidly increases by aerodynamic heating (eg, more than 1,000° C.), becomes an ultra-high temperature state, and a thermal load acts.
이때, 상기 비행체를 구성하는 구조물 온도는 재료 한계 이상의 온도까지 증가하기도 하며, 접합 또는 체결부에서는 이종 재질의 열팽창 차이로 인해 국부적으로 큰 열응력이 발생하고, 산화로 인한 추가적인 결함이 나타나기도 한다. At this time, the temperature of the structures constituting the aircraft may increase to a temperature higher than the material limit, and a large local thermal stress occurs due to the difference in thermal expansion of different materials in the junction or fastening part, and additional defects due to oxidation may appear.
상기 비행체에 구조하중과 열하중이 복합적으로 작용하는 상황을 모사하려면, 종래에는 금속, 세라믹 발열체나 석영램프의 복사 열 등을 이용한 가열기를 사용하였다. 그러나, 이러한 가열방식은 급속가열이 불가능하고, 세라믹과 같이 열전대 부착이 어려운 시편의 경우 파장 간섭으로 인해 적외선 온도계 사용이 제한되는 단점이 있었다. In order to simulate the situation in which the structural load and the thermal load act on the aircraft in a complex manner, a heater using a metal or ceramic heating element or radiant heat of a quartz lamp is used in the prior art. However, this heating method has disadvantages in that rapid heating is impossible, and the use of infrared thermometers is limited due to wavelength interference in the case of specimens that are difficult to attach thermocouples such as ceramics.
이를 보완하기 위하여 그라파이트 가열기를 이용한 급속가열 방식이 제안되었으나 발열체의 산화 방지를 위하여 밀폐된 공간에서 시험이 수행되어야 하고, 상기 발열체의 산화를 방지하기 위해 산화 방지 코팅을 적용하더라도 해당 코팅의 취급, 지속 수명, 사용온도 등으로 인해 일부 제한적이었다. 이에 따라. 대부분 소형 시편이나 주어진 형상에 대해서만 적용이 가능하고 운용 시간에 따라 발열체 등의 부품 교환이 필수적이었다. 또한 시험조건 등에 따라 시험시설이 대형화되고, 복잡한 온도 프로파일 모사가 불가능하다는 단점이 있다.To compensate for this, a rapid heating method using a graphite heater has been proposed, but the test must be performed in a closed space to prevent oxidation of the heating element, and even if an anti-oxidation coating is applied to prevent oxidation of the heating element It was limited in part due to lifespan and operating temperature. Accordingly. Most of them can be applied only to small specimens or given shapes, and replacement of parts such as heating elements was essential depending on the operating time. In addition, there are disadvantages in that the test facility is enlarged depending on the test conditions, and it is impossible to simulate a complex temperature profile.
장시간 운용하거나 삭마 냉각방식을 적용하는 비행체의 경우, 높은 온도와 함께 산화는 구조 건전성에 악영향을 끼칠 수 있기 때문에 아크 플라즈마를 이용한 고온 풍동시험을 통해 내산화 특성을 확인한다. 대부분 일부 국내/외 시설을 활용하여 내산화 시험을 수행하고 있으나, 비용 및 시설 사용에 있어서 많은 제약이 있었다.In the case of an aircraft that operates for a long time or applies ablation cooling method, oxidation resistance with high temperature can adversely affect structural integrity, so check the oxidation resistance through a high-temperature wind tunnel test using arc plasma. Most of the oxidation resistance tests are performed using some domestic/foreign facilities, but there are many restrictions in terms of cost and facility use.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 발명된 것으로서, 유도가열 방식을 이용하여 시편을 초고온으로 신속하게 가열하고, 열하중과 구조하중 중 어느 하나 또는 열하중과 구조하중을 동시에 작용시의 변형을 측정할 수 있도록 한 유도가열에 의한 열/구조하중 시험장치 및 시험방법을 제공하는데 목적이 있다.The present invention was invented to solve the above problems, and by using an induction heating method, a specimen is rapidly heated to a very high temperature, and deformation when either one of a thermal load and a structural load or a thermal load and a structural load are applied at the same time. The purpose of this is to provide a thermal/structural load test device and test method by induction heating that can measure
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 유도가열에 의한 열/구조하중 시험장치는, 챔버; 상기 챔버 내부에 있는 일정 길이의 바-타입(bar-type) 시편; 상기 챔버 내부에서 상기 바-타입 시편을 지지하는 고정블록; 상기 바-타입 시편에 굽힘하중을 부가하는 하중부가 지그; 상기 챔버 내부에서 상기 바-타입 시편을 가열하는 유도코일; 상기 유도코일의 온도를 제어하는 유도가열제어부;를 포함하고, 상기 하중부가 지그 및 상기 유도가열제어부는 상기 챔버의 벽을 관통해 상기 챔버의 외부에서 조절 가능한 것을 특징으로 한다.Thermal / structural load testing apparatus by induction heating according to the present invention for achieving the above object, the chamber; a bar-type specimen of a certain length within the chamber; a fixing block for supporting the bar-type specimen in the chamber; a load jig for applying a bending load to the bar-type specimen; an induction coil for heating the bar-type specimen in the chamber; Including; an induction heating control unit for controlling the temperature of the induction coil, the load unit and the jig and the induction heating control unit is characterized in that it is adjustable from the outside of the chamber through the wall of the chamber.
상기 하중부가 지그는 일정 길이의 로드에 의해 상기 바-타입 시편에 굽힘하중을 작용하는 것을 특징으로 한다.The load part jig is characterized in that it applies a bending load to the bar-type specimen by a rod of a certain length.
상기 하중부가 지그는 상기 로드와 상기 바-타입 시편의 사이에 탄성력을 감쇄할 수 있도록 스프링을 포함하는 것을 특징으로 한다.The load part jig is characterized in that it includes a spring to attenuate the elastic force between the rod and the bar-type specimen.
상기 고정블록이 상기 챔버 내부에서 슬라이딩될 수 있는 슬라이딩 블록을 포함하는 것을 특징으로 한다.The fixed block is characterized in that it comprises a sliding block that can be slid in the chamber.
상기 고정블록이 상기 챔버 내부에서 위아래로 이동될 수 있는 위치조절부을 포함하는 것을 특징으로 한다.The fixing block is characterized in that it comprises a position adjusting unit that can be moved up and down inside the chamber.
상기 유도코일은 상기 바-타입 시편에 장착되며, 상기 유도코일이 장착되는 위치는 상기 고정블록과 상기 하중부가 지그의 사이에 위치하는 것을 특징으로 한다.The induction coil is mounted on the bar-type specimen, and the position at which the induction coil is mounted is characterized in that the fixing block and the load part are located between the jig.
상기 유도코일에 의해 가열된 상기 바-타입 시편의 온도는 챔버의 윈도우 밖에서 적외선 온도계에 의해 계측되는 것을 특징으로 한다.The temperature of the bar-type specimen heated by the induction coil is measured by an infrared thermometer outside the window of the chamber.
상기 바-타입 시편은 과열 시, 상기 유도코일의 온도를 낮추기 위한 칠러가 상기 챔버의 외부에 구비된 것을 특징으로 한다.When the bar-type specimen is overheated, a chiller for lowering the temperature of the induction coil is provided outside the chamber.
상기 바-타입 시편의 너비, 두께 및 각도의 변화는 상기 챔버의 외부에 위치한 변형계측부에서 디지털 영상 상관기법으로 상기 챔버의 윈도우를 통해 측정되는 것을 특징으로 한다.Changes in width, thickness, and angle of the bar-type specimen are measured through a window of the chamber by a digital image correlation technique in a strain measuring unit located outside the chamber.
상기 디지털 영상 상관기법에 의해 측정된 상기 바-타입 시편의 너비, 두께 및 각도의 변화는 상기 하중부가 지그, 상기 적외선 온도계에 의한 계산값과 보정을 한 것을 특징으로 한다.The change in width, thickness, and angle of the bar-type specimen measured by the digital image correlation technique is characterized in that the load part is corrected with the calculated value by the jig and the infrared thermometer.
또한, 유도가열에 의한 열/구조하중 시험장치는, 챔버; 상기 챔버 내부에 있는 일정 길이의 링-타입(ring-type) 시편; 상기 챔버 내부에서 상기 링-타입 시편을 지지하는 고정블록; 상기 링-타입 시편에 압축하중을 부가하는 하중부가 지그; 상기 챔버 내부에서 상기 시편을 가열하는 유도코일; 상기 유도코일의 온도를 제어하는 유도가열제어부; 를 포함하고, 상기 하중부가 지그 및 상기 유도가열제어부는 상기 챔버의 벽을 관통해 상기 챔버의 외부에서 조절 가능한 것을 특징으로 한다.In addition, the thermal / structural load test apparatus by induction heating, a chamber; a ring-type specimen of a certain length within the chamber; a fixing block for supporting the ring-type specimen in the chamber; a load jig for applying a compressive load to the ring-type specimen; an induction coil for heating the specimen in the chamber; an induction heating control unit for controlling the temperature of the induction coil; Including, wherein the load part is characterized in that the jig and the induction heating control part is adjustable from the outside of the chamber through the wall of the chamber.
상기 하중부가 지그는 일정 길이의 로드에 의해 상기 링-타입 시편에 구조하중을 작용하는 것을 특징으로 한다.The load part jig is characterized in that it applies a structural load to the ring-type specimen by a rod of a certain length.
상기 하중부가 지그는 상기 로드와 상기 링-타입 시편의 사이에 탄성력을 감쇄할 수 있도록 스프링을 포함하는 것을 특징으로 한다.The load part jig is characterized in that it includes a spring to attenuate the elastic force between the rod and the ring-type specimen.
상기 고정블록이 상기 챔버 내부에서 고정되는 지지블록을 포함하는 것을 특징으로 한다.The fixing block is characterized in that it comprises a support block fixed inside the chamber.
상기 지지블록이 상기 챔버 내부에서 위아래로 이동될 수 있는 위치조절부을 포함하는 것을 특징으로 한다.The support block is characterized in that it includes a position adjusting unit that can be moved up and down inside the chamber.
상기 유도코일은 상기 링-타입 시편에 장착되며, 상기 유도코일이 장착되는 위치는 상기 지지블록과 상기 하중부가 지그의 사이에 위치하되, 상기 링-타입 시편에서 마주보는 2개의 위치에 설치되는 것을 특징으로 한다.The induction coil is mounted on the ring-type specimen, and the position at which the induction coil is mounted is located between the support block and the load part jig, and the ring-type specimen is installed at two opposing positions. characterized.
상기 유도코일에 의해 가열된 상기 링-타입 시편의 온도는 상기 챔버의 윈도우 밖에서 적외선 온도계에 의해 계측되는 것을 특징으로 한다.The temperature of the ring-type specimen heated by the induction coil is measured by an infrared thermometer outside the window of the chamber.
상기 링-타입 시편은 과열 시, 상기 유도코일의 온도를 낮추기 위한 칠러가 상기 챔버의 외부에 구비된 것을 특징으로 한다.When the ring-type specimen is overheated, a chiller for lowering the temperature of the induction coil is provided outside the chamber.
상기 링-타입 시편의 너비, 두께 및 각도의 변화는 상기 챔버의 외부에 위치한 변형계측부에서 디지털 영상 상관기법으로 상기 챔버의 윈도우를 통해 측정되는 것을 특징으로 한다.Changes in width, thickness, and angle of the ring-type specimen are measured through a window of the chamber by a digital image correlation technique in a strain measuring unit located outside the chamber.
상기 디지털 영상 상관기법에 의해 측정된 상기 링-타입 시편의 너비, 두께 및 각도의 변화는 상기 하중부가 지그, 상기 적외선 온도계에 의한 계산값과 보정을 한 것을 특징으로 한다.The change in width, thickness and angle of the ring-type specimen measured by the digital image correlation technique is characterized in that the load part is corrected with the calculated value by the jig and the infrared thermometer.
한편, 유도가열에 의한 열/구조하중 시험방법은, 상기 유도가열에 의한 열/구조하중 시험장치에 의한 유도가열에 의한 열/구조하중 시험방법에 있어서, 시편의 변형전 이미지를 취득하는 변형 전 이미지 취득단계; 열하중과 굽힘하중 복합 시험시 또는 열하중과 압축하중 복합 시험 시에는 상기 하중부가 지그에 의한 굽힘하중 또는 압축하중을 인가한 후에 상기 시편으로 상기 유도코일에 의한 열하중이 인가되는 단계;가 시험제어부에서 수행되고, 열하중과 굽힘하중 분리 시험시 또는 열하중과 압축하중 분리 시험 시에는 상기 유도코일에 의한 열하중을 인가한 후에 상기 시편으로 상기 하중부가 지그에 의한 굽힘하중 또는 압축하중이 인가되는 단계;가 상기 시험제어부에서 수행되는 단계; 및 시편의 변형후 이미지를 취득하는 변형 후 이미지 취득단계; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.On the other hand, in the thermal/structural load test method by induction heating, in the thermal/structural load test method by induction heating by the thermal/structural load test apparatus by induction heating, the image before deformation is acquired image acquisition step; In the case of a combined thermal load and bending load test or a combined thermal load and compressive load test, after the load part applies a bending load or a compressive load by a jig, a thermal load by the induction coil is applied to the specimen; It is performed in the control unit, and when the thermal load and the bending load separation test or the thermal load and the compressive load separation test, the thermal load by the induction coil is applied, and then the bending load or the compressive load by the jig is applied to the specimen by the load part a step of being; performing in the test control unit; and an image acquisition step after deformation of acquiring an image after deformation of the specimen; It is characterized in that it includes.
상기와 같은 구성을 갖는 본 발명의 유도가열에 의한 열/구조하중 시험장치 및 시험방법에 따르면, 별도의 발열체 없이 고주파 유도가열 방식을 이용하여 유도코일 형상만으로 종래 기술 대비 소재 허용온도 이상의 온도까지 급속가열이 가능하고, 실제 환경을 모사한 다양한 온도 프로파일을 입력하여 시험을 수행할 수 있다.According to the heat/structural load test apparatus and test method by induction heating of the present invention having the above configuration, using the high-frequency induction heating method without a separate heating element, only the induction coil shape can rapidly reach a temperature higher than the allowable material temperature compared to the prior art. Heating is possible, and testing can be performed by inputting various temperature profiles that simulate the real environment.
이에 따라, 급격한 온도 상승에 다른 열하중과 구조하중에 대한 영향을 동시에 평가할 수 있다.Accordingly, it is possible to simultaneously evaluate the effects of other thermal loads and structural loads on rapid temperature rise.
또한, 유도코일 형상이나 배치, 시편의 위치 조정 등을 통해 비대칭 열 하중 부가가 가능하도록 구성하여 급격한 온도 구배에 따른 구조 건전성을 사전에 확인할 수 있다.In addition, by configuring the induction coil shape or arrangement, and adjusting the position of the specimen to allow asymmetric thermal load to be applied, the structural integrity according to the rapid temperature gradient can be confirmed in advance.
아울러, 챔버 내의 가스 분위기 조절을 통해 초고온 상태에서의 내산화 성능 변화에 따른 구조강도 영향 등을 확인할 수 있으며, 멀티 디지털 영상 상관 기법을 이용한 다차원 변형 측정을 통해 내열구조 설계를 위한 정량적인 평가도 가능해진다.In addition, by controlling the gas atmosphere in the chamber, it is possible to check the effect of structural strength due to changes in oxidation resistance at ultra-high temperatures, and quantitative evaluation for designing heat-resistant structures is also possible through multi-dimensional deformation measurement using multi-digital image correlation technique. becomes
도 1은 본 발명에 따른 유도가열에 의한 열/구조하중 시험장치를 도시한 개략도.
도 2는 본 발명에 따른 유도가열에 의한 열/구조하중 시험장치를 도시한 정면도.
도 3은 본 발명에 따른 유도가열에 의한 열/구조하중 시험장치를 도시한 사시도.
도 4a는 본 발명에 따른 유도가열에 의한 열/구조하중 시험장치에서 시험치구를 도시한 정면도.
도 4b는 본 발명에 따른 유도가열에 의한 열/구조하중 시험장치에서 시험치구에서 메인 윈도우를 제거한 상태를 도시한 정면도.
도 4c는 본 발명에 따른 유도가열에 의한 열/구조하중 시험장치에서 시험치구를 도시한 평면도.
도 5는 본 발명에 따른 유도가열에 의한 열/구조하중 시험장치에서 굽힘시험용 고정치구를 도시한 사시도.
도 6은 본 발명에 따른 유도가열에 의한 열/구조하중 시험장치에서 압축시험용 고정치구를 도시한 사시도.
도 7은 본 발명에 따른 유도가열에 의한 열/구조하중 시험방법을 도시한 순서도.1 is a schematic view showing a thermal / structural load testing apparatus by induction heating according to the present invention.
Figure 2 is a front view showing a thermal / structural load testing apparatus by induction heating according to the present invention.
Figure 3 is a perspective view showing a thermal / structural load test apparatus by induction heating according to the present invention.
Figure 4a is a front view showing a test fixture in the thermal / structural load test apparatus by induction heating according to the present invention.
Figure 4b is a front view showing a state in which the main window is removed from the test fixture in the thermal / structural load testing apparatus by induction heating according to the present invention.
Figure 4c is a plan view showing a test fixture in the thermal / structural load test apparatus by induction heating according to the present invention.
Figure 5 is a perspective view showing a fixture for a bending test in the thermal / structural load testing apparatus by induction heating according to the present invention.
Figure 6 is a perspective view showing a fixed jig for a compression test in the thermal / structural load test apparatus by induction heating according to the present invention.
7 is a flowchart illustrating a thermal/structural load test method by induction heating according to the present invention.
이하 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명에 따른 본 발명에 따른 유도가열에 의한 열/구조하중 시험장치 및 시험방법에 대하여 자세히 설명하기로 한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, a thermal/structural load test apparatus and test method by induction heating according to the present invention according to the present invention will be described in detail.
챔버(12)는 내부에 공간이 형성된다. 상기 챔버(12)의 내부에 시편(S1)(S2)의 열변형 또는 구조하중에 의한 변형을 측정할 수 있도록 시험치구(10), 즉 굽힘시험용 고정치구(15) 또는 압축시험용 고정치구(16)가 설치된다. 상기 구조하중은 상기 시편(S1)(S2)에 가해지는 굽힘하중 또는 압축하중이 될 수 있다.The
상기 챔버(12)의 적어도 한 면에는 외부에서 내부를 관찰할 수 있도록 한 윈도우(13)(14)가 구비된다.At least one surface of the
상기 윈도우(13)(14)는 상기 챔버(12)의 전면에 설치되는 메인 윈도우(13) 또는 상기 챔버(12)의 상면에 설치는 서브 윈도우(14)가 될 수 있다.The
상기 메인 윈도우(13)와 상기 서브 윈도우(14)를 이용하여, 상기 챔버(12)의 내부에서 시편(S1)(S2)의 변형을 측정할 수 있다. 상기 메인 윈도우(13)는 상기 챔버(12)의 전면에 설치됨으로써, 도어 역할을 겸할 수도 있다.By using the
상기 윈도우(13)(14)는 적외선 온도계(40)의 신호 투과 손실을 최대한 줄이기 위하여 석영이나 사파이어 소재가 적용되는 것이 바람직하다.The
상기 챔버(12)의 일측에는 가스의 압력을 조절하기 위한 압력조절기 및 안전밸브(17)와 적외선 온도계(40)를 설치하기 위한 온도계 고정블록(18)가 구비된다. A
상기 챔버(12)의 내부에는 상기 시편(S1)(S2)의 부분 냉각을 위한 가스가 분사되도록 하는 냉각노즐(미도시)이나, 상기 챔버(12)의 내부를 비활성가스 분위기로 조성하여 상기 시편(S1)(S2)의 내산화 특성을 확인하기 위해 질소가스 또는 헬륨가스 등과 같은 비활성가스를 분출하기 위한 가스노즐(미도시)가 가 구비될 수 있다.A cooling nozzle (not shown) that injects a gas for partial cooling of the specimens S1 and S2 into the
상기 챔버(12)의 내부에는 상기 시편(S1)(S2)의 변형을 측정하는 변형계측부(50)가 구비된다. 상기 변형계측부(50)는 복수로 구비되어, 상기 윈도우(13)(14)를 통하여 상기 시편(S1)(S2)의 변형을 측정한다. 상기 변형계측부(50)은 상기 시편(S1)(S2)의 시험전의 상태와 시험중의 상태를 비접촉 방식인 디지털 영상 상관 기법(Digital Image Correlation technique, DIC)으로 측정하여, 상기 시편(S1)(S2)의 변형을 계측한다.A
상기 챔버(12)의 일측에는 상기 챔버(12)를 관통하도록 하중부가 지그(11)가 설치된다. 상기 하중부가 지그(11)는 상기 챔버(12)를 관통하도록 설치된 상태에서, 하강하여 상기 시편(S1)(S2)에 구조하중, 즉 굽힘하중 또는 압축하중을 부가한다.A
상기 하중부가 지그(11)는 상기 챔버(12)의 하부에 위치하는 재료시험기(20)에 설치되는 상부 유압그립(21)과 연결되도록 설치된다. The
상기 하중부가 지그(11)는 일정 길이의 로드에 의해 상기 시편(S1)(S2)에 하중을 작용시키킨다. 상기 시편이 바-타입(bar type) 시편(S1)이면 굽힘하중을 가하고, 상기 시편이 링-타입(bar type) 시편(S2)이면 압축하중을 가한다. 상기 하중부가 지그(11)의 로드와 상기 시편(S1)(S2)의 사이에 탄성력을 감쇄할 수 있도록 스프링을 포함될 수 있다.The
상기 하중부가 지그(11)는 상기 상부 유압그립(21)에 의해 상기 하중부가 지그(11)가 승강되고, 상기 하중부가 지그(11)가 상기 시편(S1)(S2)을 가압하는 방향으로 이동함으로써, 상기 하중부가 지그(11)가 상기 시편(S1)(S2)에 구조하중을 부가한다. 상기 상부 유압그립(21)은 상기 챔버(12)가 설치되는 설비 측에 형성될 수도 있다.As for the
본 발명에서는 상기 챔버(12)의 내부에 고정블록(15b)(15c)(16a)(16b)에 의해 장착된 시편(S1)(S2)에 대한 열변형을 측정하거나, 열이 가해진 상태에서 구조하중 작용시의 변형을 측정한다. 여기서, 상기 시편(S1)(S2)을 승온시키기 위한 수단으로 본 발명에서는 유도가열방식이 적용되고, 유도코일(31)과 전원부(32)를 포함하는 고주파 유도가열부(30)를 이용하도록 한다. 상기 시편(S1)(S2)을 상기 시편(S1)(S2)의 주위에 도선을 권취하여 구성된 유도코일(31)에 전원을 인가하여, 상기 시편(S1)(S2)이 유도가열에 의해 승온되도록 한다. 이러한 유도가열은 상기 시편(S1)(S2)을 목표온도까지 신속하게 승온시킬 수 있다. 유도가열을 이용하여 상기 시편(S1)(S2)을 가열시킴으로써, 발열체를 이용한 가열방식이나 복사열에 의한 가열방식에 비하여 급속가열이 가능하였다. 또한, 그라파이트 가열기를 이용한 가열방식이 비하여, 산화방지를 위한 구성이 적용되지 않아도 되므로, 상기 시편(S1)(S2)에 대한 시험이 용이해진다.In the present invention, the thermal strain of the specimens S1 and S2 mounted by the fixing
특히, 상기 유도코일(31)은 도선을 권취할 때, 상기 유도코일(31)의 단면이 시편(S1)(S2)의 형상에 따라 사각형 또는 원형이 되도록 도선을 권취시킨다. 상기 유도코일(31)의 단면의 내부에서 상기 시편(S1)(S2)의 위치를 이동시킴으로써, 용이하게 상기 시편(S1)(S2)을 비균일하게 가열되도록 할 수 있다.In particular, the
또한, 상기 유도코일(31)을 냉각시키는 칠러(33)를 구비하여, 상기 유도코일(31)에 전원이 인가되면, 상기 칠러(33)를 통하여 상기 유도코일(31)이 냉각되도록 한다. 상기 칠러(33)는 상기 챔버(12)의 외부에 구비되어, 상기 유도코일(31)의 열을 외부로 방열시켜, 상기 유도코일(31)이 냉각되도록 한다.In addition, a
상기 유도코일(31)의 온도는 유도가열제어부(61)에 의해 제어된다.The temperature of the
상기 고정블록(15b)(15c)(16a)(16b)은 상기 유도코일(31)에 의해 상기 시편(S1)(S2)의 가열시, 유도가열되지 않도록 세라믹을 재질로 하여 이루어진다.The fixing blocks 15b, 15c, 16a, and 16b are made of a ceramic material so that when the specimens S1 and S2 are heated by the
본 발명에 따른 열/구조 시험장치는 시험제어부(62)에 의해 제어되면서, 열/구조 시험이 수행된다. 상기 시험제어부(62)는 서브 제어부들을 제어하기 각 부분이 작동되도록 하면서, 적외선 온도계(40) 등과 같은 센서로부터 입력되는 값을 이용하여 상기 열/구조 시험장치를 제어한다.Thermal/structural testing is performed while the thermal/structural testing apparatus according to the present invention is controlled by the
유도가열제어부(61)를 통하여 취득된 상기 시편(S1)(S2)의 온도를 데이터수집부(63)로 전달하고, 상기 시험제어부(62)로 취득한 데이터, 예컨대 상기 시편(S1)(S2)의 변형 전/후의 이미지 등도 데이터수집부(63)로 전달된다. The temperature of the specimens S1 and S2 acquired through the induction
도 4a 내지 도 5에는 굽힘시험용 고정치구(15)가 도시되어 있다.4A to 5 show a fixing
상기 굽힘시험용 고정치구(15)는 상기 챔버(12)의 내부에 장착되어, 상기 굽힘시험용 고정치구(15)의 내부에 장착되는 일정 길이의 바-타입 시편(S1)에 대한 열변형시험, 비가열 상태에서의 굽힘시험 또는 승온된 상태에서의 굽힘시험을 수행하게 된다.The fixing
상기 굽힘시험용 고정치구(15)의 구성을 살펴보면, 다음과 같다.Looking at the configuration of the fixing
베이스(15f)는 상기 챔버(12)의 내측 바닥면에 설치된다.The base 15f is installed on the inner bottom surface of the
상기 슬라이딩블록(15d)은 상기 베이스(15f)에 슬라이딩 가능하게 설치된다. 상기 슬라이딩블록(15d)이 상기 베이스(15f)에서 슬라이딩하여, 상기 슬라이딩블록(15d)의 위치를 가변시켜, 상기 바-타입 시편(S1)의 위치를 조정한다. 한편, 상기 슬라이딩블록(15d)은 그 위치가 결정되면, 상기 베이스(15f)에 고정되어, 시험도중 상기 바-타입 시편(S1)이 고정된 위치를 유지하도록 한다.The sliding
프레임(15e)은 상기 슬라이딩블록(15d)에 설치된다.The
상기 프레임(15e)의 내부에서 상기 바-타입 시편(S1)을 지지하기 위한 고정블록(15b)(15c)으로서, 상부 세라믹 고정블록(15b)과 하부 세라믹 고정블록(15c)가 적용된다. As fixing
상기 상부 세라믹 고정블록(15b)과 상기 하부 세라믹 고정블록(15c)은 상기 프레임(15e)의 내부에서 상기 프레임(15e)의 길이방향으로 이동가능하게 설치되어, 상기 상부 세라믹 고정블록(15b)과 상기 하부 세라믹 고정블록(15c)가 서로 이격되면, 그 사이에 상기 바-타입 시편(S1)의 일단을 삽입시키고, 상기 상부 세라믹 고정블록(15b)과 상기 하부 세라믹 고정블록(15c)을 서로 모이도록 하여 상기 바-타입 시편(S1)의 일단을 고정시킨다. 예컨대, 상기 하부 세라믹 고정블록(15c)이 상기 프레임(15e)의 하부에 고정되게 설치되고, 상기 하부 세라믹 고정블록(15c)의 상방에 상기 상부 세라믹 고정블록(15b)이 설치된 상태에서, 상기 프레임(15e)에 나사결합되고 상기 상부 세라믹 고정블록(15b)에 연결된 위치조절부(15a)를 이용하여, 상기 상부 세라믹 고정블록(15b)을 승강시킴으로써, 상기 상부 세라믹 고정블록(15b)과 상기 하부 세라믹 고정블록(15c)에 의해 상기 바-타입 시편(S1)이 고정되도록 한다. 상기 상부 세라믹 고정블록(15b)과 상기 하부 세라믹 고정블록(15c) 사이에 상기 바-타입 시편(S1)의 일단이 고정되도록 한다.The upper
상기 유도코일(31)은 상기 바-타입 시편(S1) 측에 장착되되, 상기 바-타입 시편(S1)을 감싸도록 설치되어, 상기 바-타입 시편(S1)이 유도가열되도록 한다. 상기 유도코일(31)은 앞서 설명한 바와 같이, 단면이 사각형으로 형성되어 있다. 이에 따라 상기 바-타입 시편(S1)이 상기 유도코일(31)의 중심에 위치하면, 상기 바-타입 시편(S1)은 고르게 가열되지만, 상기 바-타입 시편(S1)이 상기 유도코일(31)의 중심으로부터 편심되게 위치하면, 상기 바-타입 시편(S1)은 균일하지 않게 가열된다. 이를 이용하여, 상기 바-타입 시편(S1)의 한 쪽면만 가열되도록 할 수 있다.The
상기 유도코일(31)이 장착되는 위치는 상기 고정블록(15b)(15c)과 상기 하중부가 지그(11)의 사이에 위치한다. The position at which the
또한, 상기 바-타입 시편(S1)이 이종(異種)재질로 이루어지는 경우, 상기 유도코일(31)이 각 재질이 접합되는 부위를 가열되도록 하여, 접합부위의 열변형을 시험하도록 한다.In addition, when the bar-type specimen S1 is made of a heterogeneous material, the
상기 바-타입 시편(S1)의 타단은 상기 하중부가 지그(11)의 하단과 접촉된다. 상기 바-타입 시편(S1)의 설치시 상기 바-타입 시편(S1)의 길이에 맞게 상기 슬라이딩블록(15d)을 이동시킴으로써, 상기 바-타입 시편(S1)의 타단에 상기 하중부가 지그(11)의 하단이 위치한다.The other end of the bar-type specimen S1 is in contact with the lower end of the
상기 굽힘시험용 고정치구(15)에서도, 상기 바-타입 시편(S1)은 과열 시, 상기 유도코일(31)의 온도를 낮추기 위한 칠러(33)가 상기 챔버(12)의 외부에 구비된다.Also in the fixing
적외선 온도계(40)는 상기 챔버(12)의 외부, 즉 상기 윈도우(13)(14)의 외부에 설치되어, 상기 유도코일(31)에 의해 가열된 상기 바-타입 시편(S1)의 온도를 계측한다.An
상기 굽힘시험용 고정치구(15)에서 상기 바-타입 시편(S1)의 너비, 두께 및 각도의 변화는 상기 챔버(12)의 외부에 위치한 변형계측부(50)에서 디지털 영상 상관기법(DIC)으로 상기 챔버(12)의 윈도우(13)(14)를 통해 측정된다.The change in the width, thickness and angle of the bar-type specimen S1 in the fixing
특히, 상기 디지털 영상 상관기법(DIC)에 의해 측정된 상기 바-타입 시편(S1)의 너비, 두께 및 각도의 변화는 상기 하중부가 지그(11), 상기 적외선 온도계(40)에 의한 계산값을 보정하여 획득할 수 있다.In particular, the change in the width, thickness and angle of the bar-type specimen S1 measured by the digital image correlation technique (DIC) is calculated by the
도 6에는 압축시험용 고정치구(16)가 도시되어 있다.6 shows a fixing jig 16 for a compression test.
상기 압축시험용 고정치구(16)도 상기 챔버(12)의 내부에 장착된다. 상기 압축시험용 고정치구(16)는 상기 챔버(12)의 내부에 상기 굽힘시험용 고정치구(15)와 함께 장착되거나, 상기 굽힘시험용 고정치구(15)를 대체하여 장착될 수 있다.The compression test fixture 16 is also mounted inside the
상기 압축시험용 고정치구(16)는 상기 챔버(12)의 내측 바닥면에 설치되는 지지블록(16c)과, 상기 지지블록(16c)의 상방에 링-타입 시편(S2)을 양단을 고정시키는 고정블록(16a)(16b)으로서 상부 세라믹 고정블록(16a)과 하부 세라믹 고정블록(16b)이 적용된다. 즉 상부 세라믹 고정블록(16a)과 하부 세라믹 고정블록(16b)은, 상기 지지블록(16c)에 의해 상기 챔버(12) 내부에서 고정된다. 상기 하부 세라믹 고정블록(16b)과 상기 상부 세라믹 고정블록(16a) 사이에 상기 링-타입 시편(S2)이 위치한 상태에서 상기 하중부가 지그(11)가 상기 상부 세라믹 고정블록(16a)을 지지하여 상기 링-타입 시편(S2)에 대하여 압축시험이 수행된다. 상기 압축시험용 고정치구(16)에서도, 상기 지지블록이 상기 챔버(12) 내부에서 위아래로 이동될 수 있는 위치조절부(15a)을 포함할 수 있다. The compression test fixture 16 includes a
하중부가 지그(11)의 하단은 상기 상부 세라믹 고정블록(16a)을 하단을 가압하여, 상기 상부 세라믹 고정블록(16a)과 상기 하부 세라믹 고정블록(16b) 사이에 위치한 상기 링-타입 시편(S2)에 구조하중(압축하중)을 부가한다.The lower end of the
상기 하중부가 지그(11)와 상기 하부 세라믹 고정블록(16b)를 연결하도록 연결블록(16d)이 구비된다. 상기 연결블록(16d)은 상기 하중부가 지그(11)와 함께 이동하도록 하여, 상기 상부 세라믹 고정블록(16a)과 상기 하부 세라믹 고정블록(16b) 사이에 상기 링-타입 시편(S2)을 장착하는 경우에는 상기 상부 세라믹 고정블록(16a)과 상기 하부 세라믹 고정블록(16b)를 이격시킨 후, 상기 상부 세라믹 고정블록(16a)를 상기 하부 세라믹 고정블록(16b) 쪽으로 이동시켜 고정시킨다.A connection block 16d is provided so that the load part connects the
상기 연결블록(16d)은 2개의 블록부재가 조인트를 통하여 연결되고, 외측이 서로 스프링(16e)을 통하여 연결되는 구조를 갖는다. 상기 스프링(16e)에 의해, 상기 하중부가 지그(11)는 상기 로드와 상기 링-타입 시편(S2)의 사이에 탄성력을 감쇄할 수 있다.The connecting block 16d has a structure in which two block members are connected through a joint, and the outer sides thereof are connected to each other through a
상기 유도코일(31)은 상기 링-타입 시편(S2)을 감싸도록 설치되어, 상기 링-타입 시편(S2)이 유도가열되도록 한다. 상기 유도코일(31)은 앞서 살펴본 바와 같이, 상기 유도코일(31)의 단면이 사각형이 되도록 도선이 권취된다. 이에 따라 상기 링-타입 시편(S2)이 상기 유도코일(31)의 중심에 위치하면, 상기 링-타입 시편(S2)은 고르게 가열되고, 상기 링-타입 시편(S2)이 편심된 상태로 상기 유도코일(31)의 내부에 위치하면 상기 링-타입 시편(S2)은 불균일하게 가열된다. 상기 유도코일(31)로 상기 링-타입 시편(S2)의 가열하여, 상기 링-타입 시편(S2)의 열변형을 측정하거나, 가열된 상태에서 구조하중 중 압축하중 작용시의 변형을 측정한다.The
또는, 상기 유도코일(31)은, 상기 링-타입의 시편에서 마주 보는 2개의 위치에 설치되어, 각각의 위치를 감싸도록 형성될 수도 있다.Alternatively, the
또한, 상기 링-타입 시편(S2)에 장착되는 상기 유도코일(31)이 장착되는 위치는 상기 지지블록(16c)과 상기 하중부가 지그(11)의 사이에 위치하되, 상기 링-타입 시편(S2)에서 마주보는 2개의 위치에 설치될 수 있다.In addition, the position at which the
상기 압축시험용 고정치구(16)에서도, 상기 링-타입 시편(S2)은 과열 시, 상기 유도코일(31)의 온도를 낮추기 위한 칠러(33)가 상기 챔버(12)의 외부에 구비된다.Also in the compression test fixture 16 , when the ring-type specimen S2 is overheated, a
적외선 온도계(40)는 상기 챔버(12)의 외부, 즉 상기 윈도우(13)(14)의 외부에 설치되어, 상기 유도코일(31)에 의해 가열된 상기 링-타입 시편(S2)의 온도를 계측한다.An
상기 압축시험용 고정치구(16)에서, 상기 링-타입 시편(S2)의 너비, 두께 및 각도의 변화는 상기 챔버(12)의 외부에 위치한 변형계측부(50)에서 디지털 영상 상관기법(DIC)으로 상기 챔버(12)의 윈도우를 통해 측정된다.In the compression test fixture 16, the change in width, thickness, and angle of the ring-type specimen S2 is measured by a digital image correlation technique (DIC) in the
특히, 상기 디지털 영상 상관기법(DIC)에 의해 측정된 상기 링-타입 시편(S2)의 너비, 두께 및 각도의 변화는 상기 하중부가 지그(11), 상기 적외선 온도계(40)에 의한 계산값을 보정하여 획득할 수 있다.In particular, the change in the width, thickness and angle of the ring-type specimen S2 measured by the digital image correlation technique (DIC) is calculated by the
상기 챔버(12)의 내부에 상기 압축시험용 고정치구(16)가 상기 굽힘시험용 고정치구(15)와 함께 설치되는 경우, 상기 하중부가 지그(11)가 복수로 설치되어 각각 상기 압축시험용 고정치구(16)와 상기 굽힘시험용 고정치구(15)에 압축하중 또는 굽힘하중을 부가하거나, 상기 굽힘시험용 고정치구(15)의 베이스(15f)에 상기 지지블록(16c)을 설치하여, 하나의 하중부가 지그(11)로 굽힘시험 또는 압축시험을 선택적으로 수행할 수도 있다.When the compression test fixing jig 16 is installed together with the bending
도 7에는 본 발명에 따른 유도가열에 의한 열/구조하중 시험방법이 도시되어 있다.7 shows a heat/structural load test method by induction heating according to the present invention.
상기 시편(S1)(S2)의 변형전의 이미지를 취득하기 위해 S110단계 내지 S142단계가 수행된다.Steps S110 to S142 are performed to obtain an image before deformation of the specimens S1 and S2.
상기 시편(S1)(S2)이 적용되는 비행체의 운용환경을 정의 및 분석하고(S110), 이후 상기 비행체에 작용하는 공력하중을 산출한다(S120).Define and analyze the operating environment of the vehicle to which the specimens S1 and S2 are applied (S110), and then calculate the aerodynamic load acting on the vehicle (S120).
상기 공력하중이 열하중으로 작용하면(S131), 최대온도와 승온속도를 각각 설정하고(S132, S133), 온도프로파일을 결정한다(S134). 상기 최대온도와 상기 승온온도는 동시에 수행되거나, 순차적으로 수행될 수도 있다. 이후 운용 온도환경을 만족하는지를 판단하여(S135), 만족하지 못하면, 다시 최대온도와 승온속도를 설정한다.When the aerodynamic load acts as a thermal load (S131), the maximum temperature and the temperature increase rate are respectively set (S132, S133), and the temperature profile is determined (S134). The maximum temperature and the elevated temperature may be performed simultaneously or sequentially. Thereafter, it is determined whether the operating temperature environment is satisfied (S135), and if not satisfied, the maximum temperature and the temperature increase rate are set again.
한편, 상기 공력하중이 구조하중으로 작용하면(S141), 상기 시편(S1)(S2)에 대한 구조하중을 설정한다(S142). 상기 구조하중은 상기 시편(S1)(S2)에 가해지는 굽힘하중 또는 압축하중이 될 수 있다.On the other hand, when the aerodynamic load acts as a structural load (S141), a structural load for the specimens S1 and S2 is set (S142). The structural load may be a bending load or a compressive load applied to the specimens S1 and S2.
이러한 과정을 따라 상기 시편(S1)(S2)의 변형전 이미를 취득하게 된다(S150). 이때, 변형전 이미지는 디지털 영상 상관 기법(Digital Image Correlation technique, DIC)으로 취득된다.According to this process, an image before deformation of the specimens S1 and S2 is acquired (S150). In this case, the pre-transformation image is acquired using a digital image correlation technique (DIC).
상기 운용온도환경을 만족하고, 상기 구조하중이 설정되면, 상기 시편(S1)(S2)의 변형전 이미지를 DIC계측을 통하여 획득한다.When the operating temperature environment is satisfied and the structural load is set, pre-deformation images of the specimens S1 and S2 are acquired through DIC measurement.
이와 같이, 상기 시편(S1)(S2)에 대한 변형전 이미지가 회득한 상태에서, 상기 시편(S1)(S2)에 상기 유도코일(31)에 의한 열하중 또는 구조하중 중 어느 하나 또는 상기 열하중과 구조하중이 모두 상기 시편(S1)(S2)에 가해져 시험이 수행되도록 한다. 이러한 상기 시편(S1)(S2)에 대한 시험은 상기 시험제어부(62)에 의해 수행된다.In this way, in a state in which the image before deformation of the specimens S1 and S2 is acquired, any one of the thermal load or the structural load by the
먼저, 열하중과 구조하중이 모두 가해지는지, 또는 어느 하나만 가해지는지를 판단한다(S210).First, it is determined whether both the thermal load and the structural load are applied, or whether only one is applied (S210).
열하중만 가해지는 경우, 열하중에 의한 상기 시편(S1)(S2)의 영향을 확인하기 위하여, 도 7의 S221단계 내지 S245가 수행된다.When only a thermal load is applied, steps S221 to S245 of FIG. 7 are performed in order to check the influence of the specimens S1 and S2 due to the thermal load.
상기 시편(S1)(S2)에 대한 예비 가열시험을 수행하고(S221), 상기 시편(S1)(S2)에 대한 제어온도 응답특성도 확인한다(S222).A preliminary heating test is performed on the specimens S1 and S2 (S221), and control temperature response characteristics for the specimens S1 and S2 are also checked (S222).
이후, 상기 유도코일(31)이 목표온도와 급속가열을 만족하는지를 판단한다(S223). 상기 S223단계의 조건을 만족하면, 그 이후의 단계가 수행되고, 그렇지 않으면, 상기 유도코일을 수정 설계하거나 최대출력을 조정한 후(S224), 상기 S221로 리턴된다.Thereafter, it is determined whether the
열하중 시험에 진입하면(도면부호 미부여), 열하중을 구분한다(S241). 즉 상기 S241단계에서는 상기 시편(S1)(S2)에 상기 열하중이 균일하게 가해질지 아니면, 비균일하게 가해질지를 판단한다. 만약, 비균일하게 가열한 것으로 판단되면, 상기 시편(S1)(S2)의 위치를 조정하거나, 비가열면에 가스를 분사하여, 상기 시편(S1)(S2)이 비균일하게 가열되도록 한다(S242).When the thermal load test is entered (a reference numeral is not given), the thermal load is classified (S241). That is, in step S241, it is determined whether the thermal load is applied uniformly or non-uniformly to the specimens S1 and S2. If it is determined that the specimens S1 and S2 are heated non-uniformly, the positions of the specimens S1 and S2 are adjusted or gas is sprayed on the non-heating surface so that the specimens S1 and S2 are heated non-uniformly (S242). ).
또한, 내산화특성도 확인할지를 판단한다(S243). 만약, 내산화특성도 확인할 것으로 판단되면, 상기 챔버의 내부에 질소(N2) 또는 헬륨(He)과 같은 비활성가스 분위기를 조성한다(S244).In addition, it is determined whether to check the oxidation resistance (S243). If it is determined that oxidation resistance is also confirmed, an inert gas atmosphere such as nitrogen (N 2 ) or helium (He) is created in the chamber (S244).
이후, 상기 시편(S1)(S2)에 열하중을 인가하여(S245), 상기 시편(S1)(S2)에 대한 열하중 시험을 수행하고, 변형후 이미지 취득단계가 수행된다.Thereafter, a thermal load is applied to the specimens S1 and S2 (S245), a thermal load test is performed on the specimens S1 and S2, and an image acquisition step is performed after deformation.
한편, 구조하중만 가해지는 경우, 구조하중에 의한 상기 시편(S1)(S2)의 영향을 확인하기 위하여, 상기 시편(S1)(S2)에 굽힘하중 또는 압축하중인 구조하중을 인가시켜(S231), 상기 시편(S1)(S2)에 구조하중이 가해지도록 한다. 이후, 변형후 이미지 취득단계가 수행된다.On the other hand, when only a structural load is applied, a structural load under a bending load or a compressive load is applied to the specimens S1 and S2 to confirm the effect of the specimens S1 and S2 due to the structural load (S231). ), so that a structural load is applied to the specimens S1 and S2. Thereafter, a post-transformation image acquisition step is performed.
상기 S210단계에서 열하중과 구조하중이 모두 가해지는 것으로 판단되면, 상기 열하중과 구조하중이 동시에 가할 것인지를 판단한다(S251).If it is determined that both the thermal load and the structural load are applied in step S210, it is determined whether the thermal load and the structural load are to be applied at the same time (S251).
상기 S251단계에서 열하중과 구조하중을 동시에 가할 것으로 판단되면, 상기 시편(S1)(S2)에 열하중과 구조하중(굽힘하중 또는 압축하중)을 가한다(S252). 이때, 상기 열하중과 상기 구조하중을 동시에 가하더라도, 각 하중의 최대시점을 불일치시키는 것이 바람직하다. 다만, 필요에 따라 최대시점을 일치시킬 수도 있다.If it is determined that the thermal load and the structural load are to be applied at the same time in the step S251, the thermal load and the structural load (bending or compressive load) are applied to the specimens S1 and S2 (S252). In this case, even if the thermal load and the structural load are simultaneously applied, it is preferable to make the maximum points of the respective loads not coincident. However, if necessary, the maximum time may be matched.
상기 S251단계에서 열하중과 구조하중(굽힘하중 또는 압축하중)을 동시에 가할 것으로 판단되지 않으면, 열하중을 먼저 인가하고(S253), 상기 열하중의 인가가 완료된 다음 구조하중이 인가되도록 한다(S254).If it is not determined in step S251 that the thermal load and the structural load (bending or compressive load) are to be applied at the same time, the thermal load is first applied (S253), and the structural load is applied after the application of the thermal load is completed (S254) ).
한편, 상기 열하중과 구조하중(굽힘하중 또는 압축하중)이 모두 가해지는 것으로 판단되는 경우에도, 상기 S241단계 내지 S244단계도 실질적으로 수행되도록 한다. 즉, 상기 S252단계 또는 상기 S253단계가 수행되기 이전에, 상기 S241단계 내지 S244단계가 수행되도록 한다.On the other hand, even when it is determined that both the thermal load and the structural load (bending load or compressive load) are applied, the steps S241 to S244 are also substantially performed. That is, before step S252 or step S253 is performed, steps S241 to S244 are performed.
상기 S252단계 및 상기 S254단계 이후에, 변형후 이미지 취득단계(S260)가 수행된다. After the steps S252 and S254, the image acquisition step S260 after transformation is performed.
변형후 이미지 취득단계(S260)는, 각 시편(S1)(S2)에 열하중, 구조하중 중 어느 하나 또는 모두 작용하는 상태에서, 상기 시편(S1)(S2)의 변형후 이미지를 DIC(Digital Image Correlation technique)계측을 통하여 획득한다. 이와 같이, 상기 시편(S1)(S2)이 변형전과 변형후의 이미지를 획득한 후, 서로 비교함으로써, 상기 시편(S1)(S2)의 변형을 측정할 수 있다. 예컨대, 변형량뿐만 아니라, 변형모드, 스트레인 등을 측정할 수 있다.In the post-deformation image acquisition step (S260), in a state in which any one or both of a thermal load and a structural load are applied to each specimen S1 and S2, the image after deformation of the specimens S1 and S2 is obtained by DIC (Digital Image correlation technique) is obtained through measurement. In this way, the deformation of the specimens S1 and S2 can be measured by comparing the images before and after the deformation of the specimens S1 and S2 with each other. For example, it is possible to measure not only the amount of deformation, but also the deformation mode, strain, and the like.
10 : 시험치구 11 : 하중부가 지그
12 : 챔버 13 : 메인 윈도우
14 : 서브 윈도우 15 : 굽힘시험용 고정치구
15a : 위치조절부 15b : 상부 세라믹 고정블록
15c : 하부 세라믹 고정블록 15d : 슬라이딩 블록
15e : 프레임 15f : 베이스
16 : 압축시험용 고정치구 16a : 상부 세라믹 고정블록
16b : 하부 세라믹 고정블록 16c : 지지블록
16d : 연결 블록 16e : 스프링
17 : 압력조절기 및 안전밸브 18 : 온도계 고정블록
20 : 재료시험기 21 : 상부 유압그립
30 : 고주파 유도가열부 31 : 유도코일
32 : 전원부 33 : 칠러
40 : 적외선온도계 50 : 변형계측부
61 : 유도가열제어부 62 : 시험제어부
63 : 데이터 수집부 S1 : 바-타입 시편
S2 : 링-타입 시편10: test jig 11: load part jig
12: chamber 13: main window
14: sub window 15: fixing jig for bending test
15a: positioning
15c: lower ceramic fixed
15e: frame 15f: base
16: fixing jig for
16b: lower
16d:
17: pressure regulator and safety valve 18: thermometer fixing block
20: material testing machine 21: upper hydraulic grip
30: high frequency induction heating unit 31: induction coil
32: power unit 33: chiller
40: infrared thermometer 50: strain measuring part
61: induction heating control unit 62: test control unit
63: data collection unit S1: bar-type specimen
S2 : Ring-type specimen
Claims (21)
상기 챔버 내부에 있는 일정 길이의 바-타입(bar-type) 시편;
상기 챔버 내부에서 상기 바-타입 시편을 지지하는 고정블록;
상기 바-타입 시편에 굽힘하중을 부가하는 하중부가 지그;
상기 챔버 내부에서 상기 바-타입 시편을 가열하는 유도코일;
상기 유도코일의 온도를 제어하는 유도가열제어부;
를 포함하고,
상기 하중부가 지그 및 상기 유도가열제어부는 상기 챔버의 벽을 관통해 상기 챔버의 외부에서 조절 가능하며,
상기 유도코일은 상기 바-타입 시편에 장착되며,
상기 유도코일이 장착되는 위치는 상기 고정블록과 상기 하중부가 지그의 사이에 위치하며,
상기 유도코일에 의해 가열된 상기 바-타입 시편의 온도는 챔버의 윈도우 밖에서 적외선 온도계에 의해 계측되는 것을 특징으로 하는 유도가열에 의한 열/구조하중 시험장치.chamber;
a bar-type specimen of a certain length within the chamber;
a fixing block for supporting the bar-type specimen in the chamber;
a load jig for applying a bending load to the bar-type specimen;
an induction coil for heating the bar-type specimen in the chamber;
an induction heating control unit for controlling the temperature of the induction coil;
including,
The load part is adjustable from the outside of the chamber through the jig and the induction heating control part through the wall of the chamber,
The induction coil is mounted on the bar-type specimen,
The position at which the induction coil is mounted is located between the fixed block and the load part jig,
The temperature of the bar-type specimen heated by the induction coil is measured by an infrared thermometer outside the window of the chamber.
상기 하중부가 지그는 일정 길이의 로드에 의해 상기 바-타입 시편에 굽힘하중을 작용하는 것을 특징으로 하는 유도가열에 의한 열/구조하중 시험장치.According to claim 1,
The load part jig is a thermal/structural load testing apparatus by induction heating, characterized in that the bending load is applied to the bar-type specimen by a rod of a certain length.
상기 하중부가 지그는 상기 로드와 상기 바-타입 시편의 사이에 탄성력을 감쇄할 수 있도록 스프링을 포함하는 것을 특징으로 하는 유도가열에 의한 열/구조하중 시험장치.3. The method of claim 2,
The load part jig is a thermal/structural load testing apparatus by induction heating, characterized in that it includes a spring to attenuate the elastic force between the rod and the bar-type specimen.
상기 고정블록이 상기 챔버 내부에서 슬라이딩될 수 있는 슬라이딩 블록을 포함하는 것을 특징으로 하는 유도가열에 의한 열/구조하중 시험장치.According to claim 1,
Thermal/structural load testing apparatus by induction heating, characterized in that the fixed block includes a sliding block that can be slid inside the chamber.
상기 고정블록이 상기 챔버 내부에서 위아래로 이동될 수 있는 위치조절부을 포함하는 것을 특징으로 하는 유도가열에 의한 열/구조하중 시험장치.5. The method of claim 4,
Thermal/structural load testing apparatus by induction heating, characterized in that the fixed block includes a position adjusting unit capable of moving up and down in the chamber.
상기 바-타입 시편은 과열 시, 상기 유도코일의 온도를 낮추기 위한 칠러가 상기 챔버의 외부에 구비된 것을 특징으로 하는 유도가열에 의한 열/구조하중 시험장치.According to claim 1,
When the bar-type specimen overheats, a chiller for lowering the temperature of the induction coil is provided outside the chamber.
상기 바-타입 시편의 너비, 두께 및 각도의 변화는 상기 챔버의 외부에 위치한 변형계측부에서 디지털 영상 상관기법으로 상기 챔버의 윈도우를 통해 측정되는 것을 특징으로 하는 유도가열에 의한 열/구조하중 시험장치.9. The method of claim 8,
Changes in width, thickness and angle of the bar-type specimen are measured through a window of the chamber by a digital image correlation technique in a strain measuring unit located outside the chamber. .
상기 디지털 영상 상관기법에 의해 측정된 상기 바-타입 시편의 너비, 두께 및 각도의 변화는 상기 하중부가 지그, 상기 적외선 온도계에 의한 계산값과 보정을 한 것을 특징으로 하는 유도가열에 의한 열/구조하중 시험장치.10. The method of claim 9,
The change in width, thickness and angle of the bar-type specimen measured by the digital image correlation technique is heat/structure by induction heating, characterized in that the load part is corrected with the calculated value by the jig and the infrared thermometer load test equipment.
상기 챔버 내부에 있는 일정 길이의 링-타입(ring-type) 시편;
상기 챔버 내부에서 상기 링-타입 시편을 지지하는 고정블록;
상기 링-타입 시편에 압축하중을 부가하는 하중부가 지그;
상기 챔버 내부에서 상기 시편을 가열하는 유도코일;
상기 유도코일의 온도를 제어하는 유도가열제어부;
를 포함하고,
상기 하중부가 지그 및 상기 유도가열제어부는 상기 챔버의 벽을 관통해 상기 챔버의 외부에서 조절 가능하며,
상기 고정블록이 상기 챔버 내부에서 고정되는 지지블록을 포함하며,
상기 지지블록이 상기 챔버 내부에서 위아래로 이동될 수 있는 위치조절부을 포함하며,
상기 유도코일은 상기 링-타입 시편에 장착되며,
상기 유도코일이 장착되는 위치는 상기 지지블록과 상기 하중부가 지그의 사이에 위치하되, 상기 링-타입 시편에서 마주보는 2개의 위치에 설치되며,
상기 유도코일에 의해 가열된 상기 링-타입 시편의 온도는 상기 챔버의 윈도우 밖에서 적외선 온도계에 의해 계측되는 것을 특징으로 하는 유도가열에 의한 열/구조하중 시험장치.chamber;
a ring-type specimen of a certain length within the chamber;
a fixing block for supporting the ring-type specimen in the chamber;
a load jig for applying a compressive load to the ring-type specimen;
an induction coil for heating the specimen in the chamber;
an induction heating control unit for controlling the temperature of the induction coil;
including,
The load part is adjustable from the outside of the chamber through the jig and the induction heating control part through the wall of the chamber,
The fixing block includes a support block fixed inside the chamber,
The support block includes a positioning unit that can be moved up and down inside the chamber,
The induction coil is mounted on the ring-type specimen,
The position at which the induction coil is mounted is located between the support block and the load part jig, and is installed at two positions facing each other in the ring-type specimen,
The temperature of the ring-type specimen heated by the induction coil is measured by an infrared thermometer outside the window of the chamber.
상기 하중부가 지그는 일정 길이의 로드에 의해 상기 링-타입 시편에 구조하중을 작용하는 것을 특징으로 하는 유도가열에 의한 열/구조하중 시험장치.12. The method of claim 11,
Heat/structural load testing apparatus by induction heating, characterized in that the load part jig applies a structural load to the ring-type specimen by a rod of a certain length.
상기 하중부가 지그는 상기 로드와 상기 링-타입 시편의 사이에 탄성력을 감쇄할 수 있도록 스프링을 포함하는 것을 특징으로 하는 유도가열에 의한 열/구조하중 시험장치.13. The method of claim 12,
The load part jig is a thermal/structural load testing apparatus by induction heating, characterized in that it includes a spring to attenuate the elastic force between the rod and the ring-type specimen.
상기 링-타입 시편은 과열 시, 상기 유도코일의 온도를 낮추기 위한 칠러가 상기 챔버의 외부에 구비된 것을 특징으로 하는 유도가열에 의한 열/구조하중 시험장치.12. The method of claim 11,
When the ring-type specimen overheats, a chiller for lowering the temperature of the induction coil is provided outside the chamber.
상기 링-타입 시편의 너비, 두께 및 각도의 변화는 상기 챔버의 외부에 위치한 변형계측부에서 디지털 영상 상관기법으로 상기 챔버의 윈도우를 통해 측정되는 것을 특징으로 하는 유도가열에 의한 열/구조하중 시험장치.19. The method of claim 18,
Changes in the width, thickness and angle of the ring-type specimen are measured through a window of the chamber by a digital image correlation technique in a strain measuring unit located outside the chamber. .
상기 디지털 영상 상관기법에 의해 측정된 상기 링-타입 시편의 너비, 두께 및 각도의 변화는 상기 하중부가 지그, 상기 적외선 온도계에 의한 계산값과 보정을 한 것을 특징으로 하는 유도가열에 의한 열/구조하중 시험장치.20. The method of claim 19,
The change in the width, thickness and angle of the ring-type specimen measured by the digital image correlation technique is heat/structure by induction heating, characterized in that the load part is corrected with the calculated value by the jig and the infrared thermometer load test equipment.
시편의 변형전 이미지를 취득하는 변형 전 이미지 취득단계;
열하중과 굽힘하중 복합 시험시 또는 열하중과 압축하중 복합 시험 시에는 상기 하중부가 지그에 의한 굽힘하중 또는 압축하중을 인가한 후에 상기 시편으로 상기 유도코일에 의한 열하중이 인가되는 단계;가 시험제어부에서 수행되고,
열하중과 굽힘하중 분리 시험시 또는 열하중과 압축하중 분리 시험 시에는 상기 유도코일에 의한 열하중을 인가한 후에 상기 시편으로 상기 하중부가 지그에 의한 굽힘하중 또는 압축하중이 인가되는 단계;가 상기 시험제어부에서 수행되는 단계;
및
시편의 변형후 이미지를 취득하는 변형 후 이미지 취득단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 열/구조하중 시험장치에 의한 유도가열에 의한 열/구조하중 시험방법.In the thermal/structural load test method by induction heating by the thermal/structural load test apparatus by induction heating of claim 1 or 11,
A pre-deformation image acquisition step of acquiring a pre-deformation image of the specimen;
In the case of a combined thermal load and bending load test or a combined thermal load and compressive load test, after the load part applies a bending load or a compressive load by a jig, the thermal load by the induction coil is applied to the specimen; carried out in the control unit,
During the thermal load and bending load separation test or during the thermal load and compressive load separation test, after applying the thermal load by the induction coil, the bending load or compressive load by the jig of the load part is applied to the specimen; a step performed by the test control unit;
and
Post-deformation image acquisition step of acquiring an image after deformation of the specimen;
Thermal / structural load test method by induction heating by a thermal / structural load test device, characterized in that it comprises a.
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- 2020-06-03 KR KR1020200067259A patent/KR102336542B1/en active IP Right Grant
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