KR102551356B1 - Tensile testing system - Google Patents

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Abstract

본 발명의 한 실시예는 고온 및 곡면을 가지는 시편의 변형률을 정확하게 측정할 수 있는 인장 시험 시스템을 제공하기 위한 것이다. 본 발명의 한 실시예에 따른 인장 시험 시스템은 곡면을 가지는 시편의 장착을 지지하며, 시편의 인장 변형을 실시하는 인장 시험부, 그리고 인장 시험부의 일측에 구비되며, 인장 시험부의 구동과 연동되어 시편의 인장 변형률을 측정하는 측정부를 포함한다.One embodiment of the present invention is to provide a tensile test system capable of accurately measuring the strain of a specimen having a high temperature and a curved surface. A tensile test system according to an embodiment of the present invention supports the mounting of a specimen having a curved surface, is provided on one side of a tensile test unit that performs tensile deformation of the specimen, and is interlocked with the driving of the tensile test unit to test the specimen. Includes a measuring unit for measuring the tensile strain of.

Description

인장 시험 시스템{TENSILE TESTING SYSTEM}Tensile testing system {TENSILE TESTING SYSTEM}

본 발명은 인장 시험 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a tensile testing system.

원자력에서 사용되는 소재의 경우에는 튜브(tube) 형태가 많다. 또한 고온의 조건에 노출되기 때문에 원자력의 안전성을 평가하기 위해서는 이런 소재들의 정확한 물성 측정이 중요하다. 기존의 피복관 형태의 튜브 소재의 인장 물성을 구하는 방법은 축 인장 시편과 링 인장 시편을 가지고 만능시험기에서 시험을 수행한다. 곡면형상의 시편에서의 변형률을 측정하기 위해서는 스트레인 게이지등을 표면에 붙여서 측정을 하여야 정확한 물성을 취득할 수 있다. In the case of materials used in nuclear power, there are many tube shapes. In addition, since they are exposed to high temperature conditions, it is important to accurately measure the physical properties of these materials in order to evaluate the safety of nuclear power. The existing method for obtaining the tensile properties of a cladding-type tube material is to perform a test in a universal testing machine with an axial tensile specimen and a ring tensile specimen. In order to measure the strain in a curved specimen, accurate physical properties can be obtained only by attaching a strain gauge to the surface.

그러나 고온의 조건에서 시험을 하는 경우에는 소재 표면에 스트레인 게이지 등을 붙일 수 없다. 따라서, 단순히 만능시험기에서 나오는 변위 스트로크만으로 변형률을 역 추적한다. 이렇게 측정된 변형률은 실제 소재의 변형률 뿐만 아니라 시험 장치의 변형률 등을 모두 포함하는 값이므로 소재의 실제 물성으로 보기는 힘들다. 따라서, 고온 및 곡면을 가지는 시편의 변형률을 정확하게 측정할 수 있는 장치의 개발이 요구되고 있다.However, in the case of testing under high temperature conditions, strain gauges, etc. cannot be attached to the surface of the material. Therefore, the strain is traced back simply by the displacement stroke from the universal testing machine. Since the strain measured in this way is a value that includes not only the strain of the actual material but also the strain of the test device, it is difficult to view it as an actual physical property of the material. Therefore, there is a demand for the development of a device capable of accurately measuring the strain of a specimen having a high temperature and a curved surface.

관련 선행문헌으로 한국등록특허 1,720,845는 "인장시험에서 디지털 이미지 해석 기법을 이용하여 고 변형 구간에서 재료의 진응력-진변형률 곡선을 추출하는 방법"을 개시한다.As related prior literature, Korean Patent Registration No. 1,720,845 discloses "a method for extracting a true stress-true strain curve of a material in a high strain section using a digital image analysis technique in a tensile test."

한국등록특허 1,720,845Korean registered patent 1,720,845

본 발명의 한 실시예는 고온 및 곡면을 가지는 시편의 변형률을 정확하게 측정할 수 있는 인장 시험 시스템을 제공하기 위한 것이다.One embodiment of the present invention is to provide a tensile test system capable of accurately measuring the strain of a specimen having a high temperature and a curved surface.

상기 과제 이외에도 구체적으로 언급되지 않은 다른 과제를 달성하는 데 본 발명에 따른 실시예가 사용될 수 있다.In addition to the above tasks, embodiments according to the present invention may be used to achieve other tasks not specifically mentioned.

본 발명의 한 실시예에 따른 인장 시험 시스템은 곡면을 가지는 시편의 장착을 지지하며, 시편의 인장 변형을 실시하는 인장 시험부, 그리고 인장 시험부의 일측에 구비되며, 인장 시험부의 구동과 연동되어 시편의 인장 변형률을 측정하는 측정부를 포함한다.A tensile test system according to an embodiment of the present invention supports the mounting of a specimen having a curved surface, is provided on one side of a tensile test unit that performs tensile deformation of the specimen, and is interlocked with the driving of the tensile test unit to test the specimen. Includes a measuring unit for measuring the tensile strain of.

본 발명의 한 실시예는 시편지그와 인장지그의 분리 결합구조를 통해 고온 및 곡면을 가지는 시편의 변형률을 정확하고 용이하게 측정할 수 있다.One embodiment of the present invention can accurately and easily measure the strain of a specimen having a high temperature and a curved surface through the separation coupling structure of the specimen jig and the tensile jig.

또한, 고온의 상태에서도 인장지그로부터 시편지그만 교체하면서 연속적으로 시편의 인장 변형 시험이 가능하여 인장 물성 시험 시간을 절감할 수 있고 시편에 가해지는 열처리 효과를 최소화할 수 있는 효과가 있다.In addition, it is possible to continuously test the tensile deformation of the specimen while replacing only the specimen jig from the tensile jig even in a high temperature state, thereby reducing the tensile property test time and minimizing the heat treatment effect applied to the specimen.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 인장 시험 시스템을 도시한 도면이다.
도 2는 인장 시험부의 결합관계를 도시한 도면이다.
도 3은 시편지그와 인장지그의 결합관계를 도시한 도면이다.
도 4는 45도 시편지그를 도시한 도면이다.
도 5는 시편의 변형량을 인식하는 이미지를 도시한 도면이다.
도 6은 시편의 방향별 곡면 변형 형상을 측정한 이미지를 도시한 도면이다.
도 7은 시편의 진응력-진변형률 곡선을 도시한 도면이다.1 is a diagram illustrating a tensile test system according to an embodiment of the present invention.
2 is a view showing a coupling relationship of a tensile test unit.
3 is a view showing the coupling relationship between the specimen jig and the tensile jig.
4 is a view showing a 45 degree specimen jig.
5 is a view showing an image for recognizing the amount of deformation of a specimen.
6 is a view showing an image obtained by measuring the shape of a curved surface deformation for each direction of a specimen.
7 is a diagram showing a true stress-true strain curve of a specimen.

첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대해 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 도면부호가 사용되었다. 또한 널리 알려져 있는 공지기술의 경우 그 구체적인 설명은 생략한다.With reference to the accompanying drawings, embodiments of the present invention will be described in detail so that those skilled in the art can easily carry out the present invention. This invention may be embodied in many different forms and is not limited to the embodiments set forth herein. In order to clearly describe the present invention in the drawings, parts irrelevant to the description are omitted, and the same reference numerals are used for the same or similar components throughout the specification. In addition, in the case of widely known known technologies, detailed descriptions thereof will be omitted.

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 있는 것을 의미한다.Throughout the specification, when a certain component is said to "include", it means that it may further include other components without excluding other components unless otherwise stated.

이하에서는 도면들을 참조하여 인장 시험 시스템을 상세하게 설명한다.Hereinafter, a tensile test system will be described in detail with reference to the drawings.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 인장 시험 시스템을 도시한 도면이며, 도 2는 인장 시험부의 결합관계를 도시한 도면이다. 도 3은 시편지그와 인장지그의 결합관계를 도시한 도면이다. 도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 인장 시험 시스템은 곡면을 가지는 시편(20)의 장착을 지지하며, 시편(20)의 인장 변형을 실시하는 인장 시험부(100), 그리고 인장 시험부(100)의 일측에 구비되며, 인장 시험부(100)의 구동과 연동되어 시편(20)의 인장 변형률을 측정하는 측정부(10)를 포함한다. 측정부(10)는 촬영부(12)를 갖고 시편(20)의 인장 변형률을 측정하는 비접촉식 측정방식의 디지털 이미지 상관기법(DIC ; Digital Image Correlation) 장비를 포함할 수 있다. 본 발명의 실시예에 따른 인장 시험 시스템은 디지털 이미지 상관기법(DIC)의 측정장비를 포함하는 측정부(10)와 고온 및 곡면을 가지는 시편(20)의 인장 시험을 실시하는 인장 시험부(100)를 연동하여 인장 물성을 측정할 수 있다. 즉, 실제 상황에서의 곡면 형상을 갖는 피복관의 정확한 물성을 파악하기 위하여 비접촉식 측정 방법인 디지털 이미지 상관기법(DIC)의 측정장비를 적용하여 다양한 곡면의 형상 소재나 고온에서의 소재의 정확한 변형량을 측정할 수 있다. 1 is a diagram showing a tensile test system according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a diagram showing a coupling relationship of a tensile test unit. 3 is a view showing the coupling relationship between the specimen jig and the tensile jig. 1 to 3, the tensile test system according to an embodiment of the present invention supports the mounting of a specimen 20 having a curved surface, and performs tensile deformation of the specimen 20, a tensile test unit 100, And it is provided on one side of the tensile test unit 100, and includes a measurement unit 10 that measures the tensile strain of the specimen 20 in conjunction with the driving of the tensile test unit 100. The measurement unit 10 may include a digital image correlation (DIC) equipment of a non-contact measurement method having a photographing unit 12 and measuring the tensile strain of the specimen 20. A tensile test system according to an embodiment of the present invention includes a measurement unit 10 including digital image correlation technique (DIC) measurement equipment and a tensile test unit 100 that performs a tensile test on a specimen 20 having a high temperature and a curved surface. ) can be interlocked to measure tensile properties. In other words, in order to grasp the exact physical properties of the cladding having a curved surface in real situations, the non-contact measurement method, Digital Image Correlation Technique (DIC), is applied to measure the exact amount of deformation of various curved materials or materials at high temperatures. can do.

인장 시험부(100)는 인장지그, 시편지그(130)를 포함할 수 있다. 인장 시험부(100)는 만능시험기를 포함할 수 있다. 디지털 이미지 상관기법(DIC)이 적용되는 비접촉식 측정장비를 고온 및 곡면을 가지는 시편(20)의 변형률을 측정하는데 적용하고 이를 만능시험기에서 나온 하중값과 연동시킨 고온 물성 측정 시스템으로 구축할 수 있다. 즉, 디지털 이미지 상관기법(DIC) 비접촉식 측정장비와 방법을 고온 및 곡면을 가지는 시편(20)의 변형률을 측정하는데 적용하고 이를 만능시험기에서 나온 하중값과 연동시킨 고온 물성 측정 시스템을 구축할 수 있다.The tensile test unit 100 may include a tensile jig and a specimen jig 130 . The tensile test unit 100 may include a universal testing machine. Non-contact measuring equipment to which digital image correlation technique (DIC) is applied is applied to measure the strain of the specimen 20 having a high temperature and a curved surface, and it is linked to the load value from the universal testing machine. It can be built as a high temperature physical property measurement system. That is, a digital image correlation technique (DIC) non-contact measuring equipment and method are applied to measure the strain of the specimen 20 having a high temperature and a curved surface, and a high temperature physical property measurement system that interlocks it with the load value from the universal testing machine can be constructed. .

인장지그는 시편(20)의 길이방향을 따라 상부와 하부로 구분되어 구비될 수 있다. 시편(20)은 길이방향을 따라 반원통 형태로 절개된 형상으로 구비될 수 있다.The tensile jig may be divided into an upper part and a lower part along the longitudinal direction of the specimen 20 and provided. The specimen 20 may be provided in a shape cut in a semi-cylindrical shape along the longitudinal direction.

시편지그(130)는 시편(20)이 장착되어 고정 결합되며, 인장지그에 분리 결합구조로 결합될 수 있다. 시편지그(130)는 시편(20)의 0도 방향 물성을 측정할 수 있다. 인장지그와 시편지그(130)는 슬라이딩 방식으로 분리 결합될 수 있다. 시편지그(130)는 인장 시험부(100)에 연결된 인장지그에 슬라이딩 형태로 결합될 수 있다. 시편지그(130)와 인장지그의 슬라이딩 결합시, 결합되는 부분에 경사면을 주어서 힘을 받으면 미끄러져 정중앙에 시편(20)이 위치할 수 있다. 고온의 시험을 위하여 시편지그(130)와 인장지그를 슬라이딩 방식이 적용되는 분리 결합구조로 결합하여 다양한 인장 시험을 정확하고 용이하게 구현할 수 있다.The specimen jig 130 is fixedly coupled to the specimen 20, and may be coupled to the tensile jig in a separate coupling structure. The specimen jig 130 may measure the physical properties of the specimen 20 in the 0 degree direction. The tensile jig and the specimen jig 130 may be separated and coupled in a sliding manner. The specimen jig 130 may be coupled to the tensile jig connected to the tensile test unit 100 in a sliding manner. When the specimen jig 130 and the tensile jig are coupled by sliding, the specimen 20 may be positioned at the center of the specimen jig 130 by giving an inclined surface to the coupled portion and sliding when force is applied. For the high-temperature test, various tensile tests can be accurately and easily implemented by combining the specimen jig 130 and the tensile jig in a sliding-type separation coupling structure.

시편지그(130)는 본체부(1318), 고정부를 포함할 수 있다. 시편지그(130)는 튜브형 시편(20)과 같이 곡면을 갖는 복잡한 형상을 고려하여 분리 결합형 지그로 형성할 수 있다. 본체부(1318)는 인장지그에 결합되는 부분을 포함한다. 본체부(1318)는 일측이 인장지그에 결합되며, 타측은 시편(20)이 장착되어 고정되는 부분을 포함한다.The specimen jig 130 may include a body part 1318 and a fixing part. The specimen jig 130 may be formed as a separate coupling type jig in consideration of a complex shape having a curved surface, such as the tubular specimen 20 . The body portion 1318 includes a portion coupled to the tensile jig. One side of the body portion 1318 is coupled to the tensile jig, and the other side includes a portion to which the specimen 20 is mounted and fixed.

고정부는 본체부(1318)에 결합되어 시편(20)의 고정을 지지하는 부분을 포함한다. 고정부는 고정캡(1314), 고정 지지부(1316)를 포함할 수 있다. 고정캡(1314)은 일면에 시편(20)의 곡면 형상에 대응하는 제1 안착면을 갖는다. 고정 지지부(1316)는 고정캡(1314)과 대응하는 위치에서 분리 결합구조로 구비되며, 시편(20)의 곡면 형상에 대응하는 제2 안착면을 갖는다. 시편지그(130)를 형성하는 일측의 고정캡(1314)과 타측의 고정 지지부(1316)는 분리 결합되도록 형성하며, 분리형 구조로 제작한 후에 레이져 용접을 통해 고정캡(1314)과 고정 지지부(1316)를 일체로 결합할 수 있다. 고정 지지부(1316)는 시편(20)의 형상이 다양한 곡면의 형상에 상관없이 시편(20)의 위치를 정위치에 배치하기 위해서 시편(20) 형상에 맞추어서 돌출부를 형성할 수 있다. 또한, 고정 지지부(1316)는 일면에서 시편(20)을 고정하는 고정핀(1315)을 더 포함할 수 있다. 시편(20)에는 고정핀(1315)에 결합되도록 고정구멍이 구비될 수 있다.The fixing part includes a part coupled to the body part 1318 to support the fixing of the specimen 20 . The fixing part may include a fixing cap 1314 and a fixing support part 1316 . The fixing cap 1314 has a first seating surface corresponding to the curved shape of the specimen 20 on one surface. The fixed support 1316 is provided as a separate coupling structure at a position corresponding to the fixed cap 1314 and has a second seating surface corresponding to the curved shape of the specimen 20 . The fixing cap 1314 on one side and the fixing support 1316 on the other side forming the specimen jig 130 are formed to be separated and combined. ) can be integrally combined. The fixed support 1316 may form a protrusion to match the shape of the specimen 20 in order to arrange the position of the specimen 20 in the correct position regardless of the shape of the various curved surfaces of the specimen 20 . In addition, the fixing support 1316 may further include a fixing pin 1315 for fixing the specimen 20 on one surface. A fixing hole may be provided in the specimen 20 to be coupled to the fixing pin 1315 .

시편지그(130)는 정렬된 시편(20)이 힘을 받는 시점에서 본체부(1318)가 인장지그의 슬라이드 홈에 걸치게 되어 실제 시편(20)에 하중이 부여되도록 형성할 수 있다. 본체부(1318)와 슬라이딩 홈은 본체부(1318)의 중앙 정렬을 위해 서로 접하는 면이 중앙으로 경사진 슬라이딩 각도를 갖도록 형성될 수 있다. 그리고 시편지그(130)의 본체부(1318)는 측정부(10)와 대면되는 전면에서 미리 설정된 각도로 경사지게 형성되는 경사면(1312)을 구비함으로써 측정부(10)로 시편(20)의 변형을 측정할 때 시편지그(130)에 의한 그림자 없이 시편(20)의 측정을 용이하게 할 수 있다.The specimen jig 130 may be formed so that the main body 1318 spans the slide groove of the tensile jig at the time when the aligned specimens 20 receive force, so that a load is applied to the actual specimen 20 . The body portion 1318 and the sliding groove may be formed such that surfaces contacting each other have a sliding angle inclined toward the center in order to center the body portion 1318 . In addition, the body part 1318 of the specimen jig 130 has an inclined surface 1312 inclined at a preset angle on the front surface facing the measuring part 10 so that the specimen 20 can be deformed by the measuring part 10. When measuring, it is possible to easily measure the specimen 20 without a shadow caused by the specimen jig 130.

고정캡(1314)은 시편(20)의 형상에 대응하도록 내부 형상을 가공하여 시편지그(130)의 결합시 시편(20)이 정위치에 정렬되어 탈착을 방지할 수 있다. 고정캡(1314)과 시편지그(130)의 본체부(1318)는 시험을 수행할 때 마다 시편(20)을 교체해야 하기때문에 분리 가능한 구조로 형성할 수 있다. 시편(20)의 밀착력을 향상시키기 위해서 볼트로 조여서 본체부(1318)의 하부에서 시편(20)이 결합되는 위치에 고정캡(1314)을 결합할 수 있다. 볼트로 풀고 조일 때 고온의 환경에서는 열변형이 발생하여 볼트가 분리되지 않을 수도 있기 때문에 본체부 내에 볼트 나사선을 가공하지 않고, 볼트와 너트를 이용해서 조여지도록 형성할 수 있다. 고온 시험 후 볼트가 분리되지 않더라도 볼트와 너트 하나를 절단하여 계속적으로 시편지그(130)를 사용할 수 있다.The fixing cap 1314 has an internal shape corresponding to the shape of the specimen 20 so that the specimen 20 is aligned in place when the specimen jig 130 is coupled to prevent detachment. Since the fixing cap 1314 and the main body 1318 of the specimen jig 130 need to replace the specimen 20 every time a test is performed, they can be formed in a detachable structure. In order to improve the adhesion of the specimen 20, the fixing cap 1314 may be coupled to the position where the specimen 20 is coupled at the lower part of the body part 1318 by tightening with a bolt. When loosening and tightening bolts, thermal deformation may occur in a high-temperature environment so that the bolts may not be separated. Therefore, it is possible to tighten the bolts and nuts using bolts and nuts without processing bolt threads in the main body. Even if the bolt is not separated after the high-temperature test, the specimen jig 130 can be continuously used by cutting one bolt and nut.

고정 지지부(1316)의 외면에 너트가 안착될 수 있도록 자리파기용 안착홈을 구비할 수 있다. 너트의 폭에 맞추어서 안착홈을 구비함으로써 너트를 별도로 고정할 필요없이 안착홈 내에서 구속되어 전면에서 볼트만을 조여서 결합이 간편하게 구현될 수 있다.An outer surface of the fixing support 1316 may be provided with a seating groove for countersinking so that the nut can be seated. By providing a seating groove to match the width of the nut, it is constrained within the seating groove without the need to separately fix the nut, and coupling can be easily implemented by tightening only the bolt from the front.

시편지그(130)는 상하 대칭형상으로 형성할 수 있다. 시편지그(130)는 상부에 구비되어 시편(20)의 일측을 고정 지지하는 제1 시편지그(1310), 제1 시편지그(1310)의 하부에서 제1 시편지그(1310)와 대응하는 위치에 구비되어 시편(20)의 타측을 고정 지지하는 제2 시편지그(1320)를 포함할 수 있다.The specimen jig 130 may be formed in a vertically symmetrical shape. The specimen jig 130 is provided at the top of the first specimen jig 1310 for fixing and supporting one side of the specimen 20, and at a position corresponding to the first specimen jig 1310 at the bottom of the first specimen jig 1310. A second specimen jig 1320 provided and fixing and supporting the other side of the specimen 20 may be included.

인장지그는 상부 실린더(102)에 일면이 결합되며, 내측에 제1 시편지그(1310)의 슬라이딩 결합을 안내하는 제1 슬라이딩 홈을 갖는 제1 가이드부(110), 그리고 하부 실린더에 일면이 결합되며, 내측에 제2 시편지그(1320)의 슬라이딩 결합을 안내하는 제2 슬라이딩 홈을 갖는 제2 가이드부(120)를 포함할 수 있다. 제1 가이드부(110)와 상부 실린더(102), 그리고 제2 가이드부(120)와 하부 실린더(104)는 각각 핀 결합으로 연결될 수 있다.The tensile jig has one surface coupled to the upper cylinder 102, a first guide part 110 having a first sliding groove for guiding the sliding coupling of the first specimen jig 1310 on the inside, and one surface coupled to the lower cylinder. and may include a second guide part 120 having a second sliding groove for guiding the sliding coupling of the second specimen jig 1320 on the inside. The first guide part 110 and the upper cylinder 102, and the second guide part 120 and the lower cylinder 104 may be connected by pin coupling, respectively.

도 1 내지 도 3을 참조하여 인장 시험부(100)를 형성하는 인장지그와 시편지그(130)의 분리 결합관계를 설명한다. 인장 시험부(100)는 고온의 인장시험을 원활히 구현하기 위해 노내에서 시편지그(130)에 해당되는 부분만 바꾸어 삽입하는 형태로 형성할 수 있다. 즉, 슬라이딩 홈이 티 슬롯(T-slot) 형태로 구비된 인장지그에 시편지그(130) 구조만을 슬라이딩 삽입하고 시편(20)의 인장 변형 시험 후에는 시편지그(130) 구조만을 다른 시편지그와 바꾸어서 해당되는 시편을　변경하며 인장 변형 시험을 용이하게 실시할 수 있다.Referring to FIGS. 1 to 3 , the separation and coupling relationship between the tensile jig forming the tensile test unit 100 and the specimen jig 130 will be described. The tensile test unit 100 may be formed in a form in which only a portion corresponding to the specimen jig 130 is inserted in a furnace in order to smoothly implement a high-temperature tensile test. That is, only the structure of the specimen jig 130 is slidably inserted into a tensile jig having a sliding groove in the form of a T-slot, and after the tensile deformation test of the specimen 20, only the structure of the specimen jig 130 is combined with other specimen jigs. It is possible to easily perform a tensile deformation test by changing the corresponding specimen by changing it.

기존 고온 인장 시험의 경우　시편을 교체하기 위해서 온도를 미리 설정된온도로 낮추고 시편 제거 후　다시 온도를 상승해야 한다. 이러한 경우 시편 교체에 많은 시간과　오랜 가열 온도 시간이 소요되며, 시편 교체 도중에 시편에 열처리가 되는 현상 등이 발생하게 되어 원하는 소재 특성을 얻지 못할 수 있다.In the case of the existing high-temperature tensile test, the temperature must be lowered to a preset temperature in order to replace the specimen, and the temperature must be raised again after removing the specimen. In this case, it takes a lot of time and a long heating temperature time to replace the specimen, and a phenomenon in which the specimen is heat treated during the specimen replacement may not obtain the desired material properties.

본 발명의 실시예는 고온의 상태에서도 시편지그(130)만 교체하면서 연속적으로 시편의 인장 변형 시험이 가능하여 인장 물성 시험 시간을 절감할 수 있고 시편(20)에 가해지는 열처리 효과를 최소화할 수 있다.In the embodiment of the present invention, it is possible to continuously perform a tensile deformation test of a specimen while replacing only the specimen jig 130 even in a high temperature state, thereby reducing the tensile property test time and minimizing the heat treatment effect applied to the specimen 20. there is.

한편, 시편지그(130)는 시편의 45도 방향 물성을 측정하는 45도 시편지그(130a)를 더 포함할 수 있다. 또한, 시편지그는 시편의 90도 방향 물성을 측정하는 90도 시편지그를 더 포함할 수 있다. 도 4는 45도 시편지그를 도시한 도면이다. 튜브 형상의 소재의 경우 곡면의 형상을 가지게 되므로 소재의 이방성을 측정하기 위해서는 다양한 각도의 시편에서 소재의 물성을 측정하여야 하는데 이를 위해서 새로운 시험 치구 및 시편 형상을 설계할 수 있다. 예를 들어, 튜브 형태 소재의 이방성 계수를 도출하기 위하여 축인장 시험과 링인장 시험에 추가적으로 시편의 45도 방향 또는 90도 방향 물성을 측정하기 위한 시편지그를 포함할 수 있다. 예를 들어, 소재의 이방성 특성을 분석하기 위해서는 다양한 각도에서의 인장 시험이 필요한데 기존의 시험 치구로는 축방향, 링방향의 시험만 가능하기에 45도의 시편지그(130a) 및 45도의 시편(20a) 등을 추가 설계하고 해당되는 45도의 시편지그(130a)와 45도의 시편(20a)의 결합을 지지하는 인장지그를 구비하여 일반적인 이방성 물성을 도출할 수 있다. 45도의 시편지그(130a)는 45도의 시편(20a) 형상에 대응하는 고정캡(1314a)과 고정 지지부를 포함할 수 있다. 45도의 시편지그(130a)는 상부의 제1 시편지그(1310a), 하부의 제2 시편지그(1320a)를 포함할 수 있다. Meanwhile, the specimen jig 130 may further include a 45 degree specimen jig 130a for measuring physical properties of the specimen in the 45 degree direction. In addition, the specimen jig may further include a 90 degree specimen jig for measuring physical properties of the specimen in a 90 degree direction. 4 is a view showing a 45 degree specimen jig. In the case of a tube-shaped material, since it has a curved surface, in order to measure the anisotropy of the material, the physical properties of the material must be measured at various angles of the specimen. For this purpose, a new test fixture and specimen shape can be designed. For example, in order to derive the anisotropy coefficient of a tubular material, a specimen jig for measuring physical properties of the specimen in the 45 degree direction or the 90 degree direction may be included in addition to the axial tensile test and the ring tensile test. For example, in order to analyze the anisotropic characteristics of a material, tensile tests at various angles are required, but existing test fixtures can only test in the axial and ring directions, so a 45-degree specimen jig (130a) and a 45-degree specimen (20a) ), etc., and a tensile jig supporting the coupling of the corresponding 45-degree specimen jig 130a and 45-degree specimen 20a can be provided to derive general anisotropic physical properties. The 45-degree specimen jig 130a may include a fixing cap 1314a corresponding to the shape of the 45-degree specimen 20a and a fixed support. The 45-degree specimen jig 130a may include an upper first specimen jig 1310a and a lower second specimen jig 1320a.

상기한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 인장 시험 시스템은 디지털 이미지 상관기법(DIC) 측정장비와 고온 및 곡면을 가지는 시편의 인장 시험부(100)를 연동하여 고온에서 튜브형 소재의 인장 물성을 측정할 수 있다. 또한, 튜브 형태의 소재의 이방성 계수를 도출하기 위하여 축인장 시험과 링인장 시험을 할 수 있으며, 추가적으로 시편의 45도 방향의 물성을 측정하기 위하여 시편지그와 인장지그를 형성할 수 있다. 그리고 원활한 고온의 시험을 위하여, 시편지그와 인장지그를 슬라이딩 방식으로 분리 결합하게 형성하여 고온 인장 시험 작업의 효율성을 향상시킬 수 있다.As described above, the tensile test system according to an embodiment of the present invention measures the tensile properties of a tubular material at a high temperature by interlocking the digital image correlation technique (DIC) measuring equipment with the tensile test unit 100 for a specimen having a high temperature and a curved surface. can do. In addition, an axial tensile test and a ring tensile test can be performed to derive the anisotropy coefficient of the tube-shaped material, and a specimen jig and a tensile jig can be formed to additionally measure the physical properties of the specimen in the 45 degree direction. In addition, for a smooth high-temperature test, the efficiency of the high-temperature tensile test can be improved by forming the specimen jig and the tensile jig to be separated and combined in a sliding manner.

기존 고온 인장 시험의 경우, 시험장치에 바로 시편을 장착하는 형태이므로 시편을 교환하거나 결합하기 위해서는 고온의 시험장치를 충분히 냉각시키는 시간이 필요하게 된다. 또한 고온의 시험의 경우 소재가 열팽창으로 늘어났다가 냉각시 수축으로 인하여 소재나 연결부가 열박음 형태와 같이 분리가 안되는 문제도 발생하게 된다. 이런 문제를 해결하기 위해서 본 발명의 실시예는 슬라이딩 방식으로 분리 결합되는 시편지그와 인장지그의 결합을 통해 시편지그를 인장지그로부터 용이하게 교환 및 분리할 수 있다. 또한 시편지그 형상에 맞추어서 인장지그 형상을 재구성하고 일반적인 인장 시험(ASTM E8M)에 나와 있는 기준을 최대한 만족하는 형태에서 해당되는 시편의 인장 시험 물성을 용이하게 측정할 수 있도록 기존의 튜브의 인장시편과는 달리 튜브의 절반에서만 시편을 추출할 수 있다. In the case of the existing high-temperature tensile test, since the specimen is directly mounted on the test apparatus, time is required to sufficiently cool the high-temperature test apparatus in order to exchange or combine specimens. In addition, in the case of high-temperature tests, the material stretches due to thermal expansion and contracts during cooling, causing problems such as the material or connection part being unable to be separated, such as in the shrink fit type. In order to solve this problem, the embodiment of the present invention can easily exchange and separate the specimen jig from the tensile jig through the coupling between the specimen jig and the tensile jig, which are separated and coupled in a sliding manner. In addition, the shape of the tensile jig is reconstructed according to the shape of the specimen jig, and the tensile test properties of the corresponding specimen can be easily measured in a form that satisfies the standard of the general tensile test (ASTM E8M) as much as possible. Unlike , it is possible to extract specimens from only one half of the tube.

일반적인 튜브 형상을 갖는 시편의 경우 상온의 경우에는 두 개의 변형 측정 위치에서 균일하게 늘어나다가 파단이 발생하는데 가끔 가공오차에 의해서 한쪽 방향의 측정 위치 변형이 주요하기 때문에 시험 데이터를 분석하기 힘든 상황도 발생하게 된다. 특히 고온의 경우에는 시편의 변형 불균일성이 크기 때문에 정확한 소재의 물성 특성을 도출하기 힘들다는 문제를 가지고 있다. 이에 본 발명의 실시예는 튜브의 절반을 이용해서 측정 위치가 하나만 있는 형태로 설계할 수 있다. 즉, 튜브 형상의 시편에서 길이방향을 따라 반원통 형태로 절개된 형상으로 시편을 구비할 수 있다.In the case of a specimen having a general tube shape, in the case of room temperature, it is uniformly stretched at two strain measurement locations and then fracture occurs. Sometimes, it is difficult to analyze the test data because the deformation in one direction is the main one due to processing errors. will do In particular, in the case of high temperatures, it is difficult to derive accurate physical properties of the material because the deformation non-uniformity of the specimen is large. Therefore, the embodiment of the present invention can be designed in the form of having only one measurement position using half of the tube. That is, the specimen may be provided in a shape cut in a semi-cylindrical shape along the longitudinal direction from the tube-shaped specimen.

기존의 만능시험기에서 얻었던 물성데이터의 경우 시험기 자체의 변위가 포함되어 실제 물성을 측정하기 어렵다. 이와는 달리, 디지털 이미지 상관기법(DIC)의 측정장비를 이용한 경우에는 기존 신장계(Extensometer)에서 측정한 결과와 같이 정확한 변형량을 도출할 수 있다. 그리고 고온 조건에서 카메라 필터만을 이용하게 되면 소재의 변형량을 정확하고 간단히 예측할 수 있다. 신장계와 같은 접촉식 측정기는 시험 도중 소재에 영향을 미치거나 측정 영역을 벗어나는 상황이 발생한다. 그러나 디지털 이미지 상관기법(DIC)의 측정장비를 이용할 경우 비접촉식 측정 방식이라 이런 문제점은 없이 정확한 데이터를 취득할 수 있다.In the case of the physical property data obtained from the existing universal testing machine, it is difficult to measure the actual physical property because the displacement of the testing machine itself is included. On the other hand, in the case of using digital image correlation technique (DIC) measurement equipment, it is possible to derive an accurate amount of deformation as measured by an existing extensometer. In addition, if only the camera filter is used under high-temperature conditions, the amount of deformation of the material can be accurately and simply predicted. Contact measuring devices such as extensometers may affect the material during the test or go out of the measurement range. However, when using digital image correlation (DIC) measuring equipment, since it is a non-contact measurement method, accurate data can be obtained without such problems.

도 5는 시편의 변형량을 인식하는 이미지를 도시한 도면으로 고온에서의 인장 시험시 자외선 필터를 이용하여 시편의 변형량을 인식하는 이미지를 도시한 도면이다. 도 6은 시편의 방향별 곡면 변형 형상을 측정한 이미지를 도시한 도면이다. 그리고 도 7은 시편의 진응력-진변형률 측정방법에 의해서 표점거리를 줄이면서 국부적으로 균일한 변형률을 분석하여 산출된 진응력-진변형률 곡선을 도시한 도면이다.5 is a view showing an image for recognizing the amount of deformation of a specimen, and an image for recognizing the amount of deformation of a specimen using a UV filter during a tensile test at a high temperature. 6 is a view showing an image obtained by measuring the shape of a curved surface deformation for each direction of a specimen. 7 is a diagram showing a true stress-true strain curve calculated by analyzing a locally uniform strain while reducing the gauge length by the true stress-true strain measurement method of the specimen.

시편이 곡면 형상을 갖는 경우에는 기존 신장계로는 곡면 표면의 변형량을 측정하지 못한다. 디지털 이미지 상관기법(DIC)의 측정장비를 이용할 경우 시편의 곡면 표면상에서 실제 소재의 변형량을 측정할 수 있다. 하중방향 뿐만 아니라 하중의 수직방향으로의 변형률도 측정할 수 있기 때문에 전반적인 소재 물성을 파악하는데 용이하다.When a specimen has a curved shape, conventional extensometers cannot measure the deformation of the curved surface. When using digital image correlation (DIC) measuring equipment, it is possible to measure the amount of deformation of the actual material on the curved surface of the specimen. It is easy to understand the overall material properties because it can measure not only the load direction but also the strain in the vertical direction of the load.

복잡한 곡면 형상 뿐만 아니라 고온 조건에서의 변형률을 정확하게 측정함으로써 소재의 일반적인 기계적인 물성 뿐만 아니라 이방성 특성도 파악할 수 있게 되어 정밀한 변형을 예측할 수 있다.By accurately measuring not only complex curved surface shapes but also strain under high temperature conditions, not only general mechanical properties of materials but also anisotropic characteristics can be grasped, and precise deformation can be predicted.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.Although the preferred embodiments of the present invention have been described in detail above, the scope of the present invention is not limited thereto, and various modifications and improvements of those skilled in the art using the basic concept of the present invention defined in the following claims are also made according to the present invention. falls within the scope of the rights of

10 ; 측정부 20 ; 시편
100 ; 인장 시험부 102 ; 상부 실린더
104 ; 하부 실린더 110 ; 제1 가이드부
120 ; 제2 가이드부 130 ; 시편지그
1310 ; 제1 시편지그 1314 ; 고정캡
1315 ; 고정핀 1316 ; 고정 지지부
1318 ; 본체부 1320 ; 제2 시편지그10; measuring unit 20; Psalter
100; Tensile test section 102; upper cylinder
104; lower cylinder 110; 1st guide part
120; Second guide part 130; specimen jig
1310; 1st specimen jig 1314; fixed cap
1315; Fixing pin 1316; fixed support
1318; Body part 1320; 2nd specimen jig

Claims (10)

시편지그와 인장지그의 슬라이딩 경사 분리 결합구조로 형성되어 곡면을 가지는 시편의 장착을 지지하며, 상기 인장지그로부터 상기 시편지그만 교체하면서 연속적으로 상기 시편의 인장 변형을 실시하는 인장 시험부, 그리고
상기 인장 시험부의 일측에 구비되며, 상기 인장 시험부의 구동과 연동되어 상기 시편의 인장 변형률을 측정하는 측정부
를 포함하며,
상기 측정부는
비접촉식 측정방식으로 상기 시편의 곡면 표면상에서 변형량을 측정하고, 하중의 경사방향을 포함하는 다양한 각도에 대응하는 변형률을 측정하여 상기 시편의 하중 방향별 인장 물성과 이방성 계수를 도출하는 인장 시험 시스템.A tensile test unit formed of a sliding inclined separation coupling structure between a specimen jig and a tensile jig to support the mounting of a specimen having a curved surface, and continuously performing tensile deformation of the specimen while replacing only the specimen jig from the tensile jig, and
A measurement unit provided on one side of the tensile test unit and interlocked with the driving of the tensile test unit to measure the tensile strain of the specimen.
Including,
The measuring part
Tensile test system for deriving the tensile properties and anisotropy coefficient for each load direction of the specimen by measuring the strain amount on the curved surface of the specimen in a non-contact measurement method and measuring the strain corresponding to various angles including the inclination direction of the load. 제1항에서,
상기 인장지그는 상기 시편의 길이방향을 따라 상부와 하부로 구분되어 구비되고,
상기 시편지그는 상기 시편이 장착되어 고정 결합되며, 상기 인장지그에 슬라이딩 경사 분리 결합구조로 결합되는 인장 시험 시스템.In paragraph 1,
The tensile jig is divided into an upper part and a lower part along the longitudinal direction of the specimen, and
The specimen jig is a tensile test system in which the specimen is mounted and fixedly coupled, and coupled to the tensile jig in a sliding inclined separation coupling structure. 삭제delete 제2항에서,
상기 시편지그는
상기 인장지그에 결합되는 본체부, 그리고
상기 본체부에 결합되어 상기 시편의 고정을 지지하는 고정부
를 포함하는 인장 시험 시스템.In paragraph 2,
The specimen jig
A body portion coupled to the tensile jig, and
A fixing portion coupled to the main body to support fixing of the specimen
Tensile test system comprising a. 제4항에서,
상기 시편은 길이방향을 따라 반원통 형태로 절개된 형상으로 구비되는 인장 시험 시스템.In paragraph 4,
The specimen is a tensile test system provided in a shape cut in a semi-cylindrical shape along the longitudinal direction. 제5항에서,
상기 고정부는
일면에 상기 시편의 곡면 형상에 대응하는 제1 안착면을 갖는 고정캡, 그리고
상기 고정캡과 대응하는 위치에서 분리 결합구조로 구비되며, 상기 시편의 곡면 형상에 대응하는 제2 안착면을 갖는 고정 지지부를 포함하는 인장 시험 시스템.In paragraph 5,
the fixing part
A fixing cap having a first seating surface corresponding to the curved shape of the specimen on one surface, and
A tensile test system including a fixed support having a second seating surface corresponding to the curved shape of the specimen and provided in a separate coupling structure at a position corresponding to the fixing cap. 제6항에서,
상기 시편지그는
상부에 구비되어 상기 시편의 일측을 고정 지지하는 제1 시편지그, 그리고
상기 제1 시편지그의 하부에서 상기 제1 시편지그와 대응하는 위치에 구비되어 상기 시편의 타측을 고정 지지하는 제2 시편지그
를 포함하는 인장 시험 시스템.In paragraph 6,
The specimen jig
A first specimen jig provided on the upper portion to fix and support one side of the specimen, and
A second specimen jig provided at a lower portion of the first specimen jig at a position corresponding to the first specimen jig to fixally support the other side of the specimen.
Tensile test system comprising a. 제5항에서,
상기 시편지그는
상기 시편의 45도 방향 물성을 측정하는 45도 시편지그를 더 포함하는 인장 시험 시스템.In paragraph 5,
The specimen jig
Tensile test system further comprising a 45 degree specimen jig for measuring the properties of the specimen in a 45 degree direction. 제7항에서,
상기 인장지그는
상부 실린더에 일면이 결합되며, 내측에 상기 제1 시편지그의 슬라이딩 결합을 안내하는 제1 슬라이딩 홈을 갖는 제1 가이드부, 그리고
하부 실린더에 일면이 결합되며, 내측에 상기 제2 시편지그의 슬라이딩 결합을 안내하는 제2 슬라이딩 홈을 갖는 제2 가이드부
를 포함하는 인장 시험 시스템.In paragraph 7,
The tensile jig
A first guide part having one surface coupled to the upper cylinder and having a first sliding groove on the inside to guide the sliding coupling of the first specimen jig, and
A second guide part having one surface coupled to the lower cylinder and having a second sliding groove on the inside to guide the sliding coupling of the second specimen jig.
Tensile test system comprising a. 제1항에서,
상기 측정부는 비접촉식 측정방식의 디지털 이미지 상관기법(DIC) 장비를 포함하는 인장 시험 시스템.In paragraph 1,
The measurement unit is a tensile test system including a digital image correlation method (DIC) equipment of a non-contact measurement method.
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