굽힘 시험은 굴곡 시험 또는 횡 방향 빔 시험이라고도 하며, 단순 빔 로딩이 적용되는 소재의 거동을 측정합니다. 일반적으로 폴리머와 같은 비교적 유연한 소재, 목재 및 복합소재를 대상으로 수행합니다. 가장 기본적인 수준의 굽힘 시험은 만능 재료 시험기에서 수행하며, 2개의 지지 앤빌에 시편을 놓고 1개 또는 2개의 로딩 앤빌에 힘을 가하여 해당 시편을 구부려서 그 특성을 측정합니다.

굽힘/굴곡 시험은 왜 수행합니까?

엔지니어들은 재료 거동의 다양한 측면을 이해하기를 원하는 경우가 많지만, 간단한 단축 인장 또는 압축 시험으로는 필요한 모든 정보를 얻을 수 없습니다. 시편은 구부러지거나 휠 때, 인장, 압축, 전단 등의 힘의 복합적 결합에 영향을 받게 됩니다. 이러한 이유로 굽힘 시험은 일반적으로 실제 로딩 상황에 대한 재료의 반응을 평가하는 데 사용됩니다.

굴곡 시험 데이터는 재료가 지지 구조물로서 사용되는 경우 특히 유용할 수 있습니다. 예를 들어, 플라스틱 의자는 여러 방향으로 지지력이 있어야 합니다. 사용 중 다리가 압축 상태에 있는 동안, 좌석은 앉아 있는 사람이 가하는 굴곡력을 견뎌야 합니다. 제조업체는 예상 하중을 견딜 수 있을 뿐만 아니라, 재료가 구부러지면 원래 모양으로 돌아가는 제품을 제공하기를 원합니다.

3점 굽힘 시험

3점 굴곡 시험은 중간 지점의 중심에 있는 단일 상부 앤빌로부터 힘을 가하면서 두 개의 하부 앤빌 사이에서 시편의 균형을 맞춥니다. 균일 응력 영역은 매우 작고 중심 로딩 지점 아래에 집중되어 있습니다. 여러 시험 표준에서 앤빌을 고정시키거나, 회전시키거나, 흔드는 것을 요구할 수 있습니다.

4점 굽힘 시험

4점 굴곡 시험은 시편의 중심과 등거리에 위치한 두 개의 상부 앤빌이 있다는 점에서 3점 시험와 다릅니다. 이 시험에서, 균일 응력 영역은 내부 스팬 로딩 지점들 사이에 존재합니다(보통은 외부 스팬 길이의 절반). 다시 언급하자면, 시험 표준의 요건에 따라 앤빌을 고정하거나, 회전하거나, 흔들 필요가 있을 수 있습니다. 일반적으로, 4점 시험은 취성 소재에 대한 굽힘 탄성계수를 측정하는 데 사용됩니다.

굽힘 시험은 일반적으로 만능 재료 시험기에서 이루어집니다. 이 시험기는 로드셀, 시험 소프트웨어, 그리고 적용 분야별 그립과 액세서리(예: 연신계)가 장착된 시험 프레임으로 구성됩니다. 시험에 사용되는 재료에 따라 필요한 액세서리 유형이 결정되며, 단일 장비에 고정구만 변경하여 요구되는 힘 범위 내에서 모든 재료를 시험하도록 적용할 수 있습니다.

굴곡 시험 설정
인장 그립 만능 재료 시험기 로드 프레임은 단일 또는 이중 컬럼 구성으로 제공되며, 최대 2,000kN의 하중 용량으로 사용할 수 있습니다.
소프트웨어 시험 소프트웨어를 통해 사용자는 시험 방법과 출력 결과를 구성할 수 있습니다.
로드셀 로드셀은 시험 시편에 가해지는 힘을 측정하는 변환기입니다. Instron 로드셀은 로드셀 용량의 1/1000 단위의 정확도를 가집니다.
시험 고정구 굴곡 시험에는 시편의 주요 지점에 힘을 가하기 위해 상부 및 하부 앤빌이 필요합니다. 앤빌의 수는 수행되는 시험 유형에 따라 결정됩니다.

 

만능 재료 시험기는 다양한 크기와 0.02N~2,000kN 범위의 다양한 용량에서 사용 가능합니다. 대부분의 저하중 시험은 전기기계식 단일 컬럼 또는 이중 컬럼 탁상용 시험기에서 수행되는 반면, 고하중 시험은 플로어 모델 프레임을 필요로 합니다. Instron의 6800 시리즈 시스템은 최대 300kN의 용량 범위로 제공되며 인장, 압축, 굽힘, 박리, 찢김, 전단, 마찰, 비틀림, 천공 등을 포함한 다양한 유형의 시험을 수행할 수 있습니다. Instron의산업용 시리즈 서보 유압식 시스템은 고강도 금속, 합금 및 고급 복합소재의 훨씬 더 높은 용량의 시험을 위해 설계되고, ElectroPuls 시리즈는 동적 피로 시험용으로 설계됩니다.

만능 재료 시험기
최대 300kN

하중 용량 범위가 0.02N(2gf)~300kN인 단일 및 이중 컬럼 테이블 모델 및 플로어 모델 시험기입니다.

자세한 정보

산업용 만능 재료 시험기
최대 2000kN의 시스템

Instron의 산업용 시리즈에는 단일 또는 이중 시험 공간과 300kN~2000kN의 하중 용량 범위의 프레임이 포함됩니다.

자세한 정보

ElectroPuls 완전 전동식 동적 및 피로 시험기

피로 및 파괴 역학 시험을 위한 선형 전기식 모터 구동 동적 시험기는 최대 20kN의 하중 용량으로 제공됩니다.

자세한 정보

굴곡 시험은 일반적으로 ISO, ASTM 또는 기타 인정된 표준에 따라 실시되며, 이러한 표준에서 필요한 시험 속도, 시편 치수 등의 변수를 규정합니다. 시편은 일반적으로 강성이며 플라스틱, 금속, 목재, 세라믹 등 다양한 재료로 만들 수 있습니다. 가장 일반적인 모양은 직사각형 막대형 시편과 원통형 시편입니다.

굴곡 시험은 시편의 볼록한 면에 인장 응력을 생성하고 오목한 면에 압축 응력을 생성합니다. 이는 중간선을 따라 전단 응력의 영역을 생성합니다. 1차 파손이 인장 또는 압축 응력에서 발생하도록 하려면 스팬 대 깊이 비율, 즉 외부 스팬의 길이를 시편의 높이(깊이)로 나눈 값을 조절하여 전단 응력을 최소화해야 합니다. 대다수 재료에는 S/d=16이 허용됩니다. 일부 재료는 전단 응력을 충분히 낮게 유지하기 위해 S/d=32~64로 하는 것이 필요합니다.

최대 섬유 응력 및 최대 변형은 부하 증가에 대해 계산됩니다. 결과는 응력-변형 도표에 표시됩니다. 굴곡 강도는 최외측 섬유의 최대 응력으로 정의됩니다. 이는 볼록한 면 또는 인장 측면의 시편 표면에서 계산됩니다. 굴곡 탄성계수는 응력 대 편향 곡선의 기울기로부터 계산됩니다. 곡선에 선형 영역이 없는 경우, 곡선에 시컨트 선이 결합되어 기울기를 결정합니다.

로드셀 및 확장 판독값을 기반으로 하는 일반 인장 또는 압축 시험에서와 같이 최대 힘, 최대 확장 등의 계산된 값을 기록할 수 있습니다. 응력 및 변형 값은 굴곡 고정구 지지 스팬과 하중 스팬(4점 굽힘 시험용)이 결합되므로 다르게 계산됩니다. 시편의 치수를 제대로 기록하는 것만큼 이러한 측정 결과를 기록하는 것도 중요합니다. 이러한 값을 Bluehill Universal에 입력하면, 굴곡 탄성계수과 같은 계산이 요청 시 자동으로 수행됩니다.

폴리머

폴리머에는 3점 굽힘 시험을 가장 일반적으로 이용합니다. 시편 편향은 일반적으로 크로스헤드의 위치로 측정되며 시험 결과에는 굴곡 강도와 굴곡 탄성계수가 포함됩니다.

목재 및 복합소재

목재 및 복합소재에는 4점 굽힘 시험을 가장 일반적으로 이용합니다. 4점 시험은 지지 스팬의 중심에서 시편 편향을 정확하게 측정하기 위해 편향계가 필요합니다. 시험 결과에는 굴곡 강도 및 굴곡 탄성계수가 포함됩니다.

취성 소재

세라믹 또는 콘크리트와 같은 취성 소재에 3점 굽힘 시험을 실시하는 경우, 굴곡 강도는 파괴계수(MOR)로 불리는 경우가 많습니다. 이 시험은 굴곡 강도 데이터만 제공하며, 강성(탄성계수)은 제공되지 않습니다. 또한 4점 시험을 취성 소재에 사용될 수 있지만, 이러한 경우에 지지 및 로딩 앤빌의 정렬이 중요하고, 이들 소재에 대한 시험 고정구에는 일반적으로 자동 정렬 앤빌이 있습니다.