인열 저항

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인열 저항

시트 또는 필름 재료가 찢어짐에 저항하는 능력의 척도. 종이의 경우, 찢어짐이 시작된 후 종이 한 겹을 찢는 데 필요한 힘입니다. 플라스틱 필름의 인열 저항을 결정하는 데 사용할 수 있는 세 가지 표준 방법이 있습니다. ASTM D-1004는 낮은 하중 속도에서 인열 저항을 결정하는 방법을 자세히 설명합니다. ASTM D-1922의 테스트는 시트 시편을 가로질러 미리 절단된 슬릿을 전파하는 데 필요한 힘을 측정합니다. ASTM D-1038은 사양 승인 테스트에만 권장되는 인열 전파 저항을 결정하는 방법을 제공합니다. 고무의 인열 저항은 ASTM D-624에 설명된 조건에서 1인치 두께의 시편을 찢는 데 필요한 힘입니다. 직물의 인열 저항은 낙하 진자 장치를 사용하여 단일 찢김 혀형 찢김(절단에서 시작)을 전파하는 데 필요한 힘입니다. (ASTM D-1424)

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인열 강도

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인열 강도

ASTM D-2261 및 ASTM D-2262에 설명된 조건에서 미리 슬릿된 직물 시편을 파열하는 데 필요한 인장력. 종이의 가장자리 인열 강도는 V-노치 위에 접힌 시편을 인장 시험기에 넣은 후 인장 시험기에 적재한 시편을 찢는 데 필요한 힘입니다.

인장 강도

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인장 강도

인장 강도 이해 및 측정 소개

인장 강도는 재료, 제품 또는 부품의 기계적 특성을 평가하기 위해 연구원, 엔지니어 및 품질 관리 부서에서 사용하는 핵심 측정값입니다. 재료의 인장 강도는 시편이 파손되기 전에 견딜 수 있는 최대 기계적 인장(당기는) 응력으로 정의되지만, 파손의 정의는 재료의 유형과 설계에 따라 달라집니다.

재료에 인장 응력이 증가함에 따라 원자 간의 결합은 늘어나고 응력이 증가하면서 결국 파괴됩니다. 원자 결합이 단순히 늘어나는 경우, 재료는 탄성 영역 내에 있다고 하며, 이 영역에서는 힘을 제거하면 재료가 원래 모양으로 돌아갑니다. 원자 결합이 파괴되기 시작하면 재료는 소성 영역에 진입한 것입니다. 이는 재료가 화학적으로 변형되었으며 힘을 제거해도 더 이상 원래 모양으로 돌아가지 않는다는 것을 의미합니다. 시편은 이 시험 단계에서 종종 육안으로 변화하기 시작하며, '네킹(necking)'이라고 알려진 현상으로 중앙이 좁아집니다.

평가되는 재료에 따라 인장 강도는 소성 변형 단계에 진입하는 지점인 항복점에서 평가되거나 재료가 최종적으로 파괴되는 지점에서 평가될 수 있습니다. 소성 변형 지점에서 인장 강도를 평가하는 것을 항복 강도라고 합니다. 시편 파괴 지점에서 인장 강도를 평가하는 것을 극한 인장 강도라고 합니다.

시험되는 재료의 유형에 따라 항복 강도 또는 극한 인장 강도가 가장 유용한 정보를 제공하는지 결정됩니다. 예를 들어, 금속과 같은 연성 재료는 일반적으로 항복점에서 평가되는 반면, 복합 재료와 같은 취성 재료는 종종 파괴점에서 평가됩니다. 이 두 지점은 탄성 계수와 함께 재료의 강도를 특성화하는 데 사용되는 중요한 계산입니다.

인장 강도 측정 단위

국제 단위계에서 인장 강도는 파스칼 또는 메가파스칼로 표현되며, 이는 제곱미터당 뉴턴(N/m²)과 같습니다. 미국 단위계에서는 제곱인치당 파운드(lbf/in² 또는 psi)로 표현됩니다.

인장 강도는 어떻게 계산됩니까?

인장 강도는 시편의 단면적을 최대 인장력으로 나누어 계산됩니다. 인장 강도 (σ) = 최대 인장력 (F) / 시편 단면적 (A):

$σ = \frac{F}{A}$

인장 강도 측정 방법

인장 강도는 만능 시험기에서 인장 시험을 수행하여 측정되며, 결과의 정확성과 반복성을 보장하기 위해 주의를 기울여야 합니다. 재료를 힘(N 또는 lbf) 대신 응력(Pa 또는 psi) 단위의 인장 강도/항복 강도로 평가하면 결과의 반복성에 도움이 됩니다. 이는 준비된 재료/시편이 두께 및 너비 공차를 가질 수 있으며, 응력은 각 시편의 인장 강도 계산에서 두께 및 너비 측정을 고려하기 때문입니다. 예를 들어, 작업자가 동일한 배치에서 5개의 시편을 시험했고 모두 두께가 달랐다면, 최대 힘 값은 더 넓은 범위를 가질 수 있지만 응력 값은 비교 가능하게 유지됩니다.

인장 강도 표현

다음 그래프는 다양한 플라스틱 시편 유형의 항복 및 곡선 유형을 보여줍니다:

시편 1은 낮은 변형률에서 항복 시 파괴되는 취성 시편의 예를 보여줍니다.
시편 2는 항복 후 응력 증가를 보이는 재료의 예를 보여줍니다.
시편 3은 항복 후 응력 증가가 없는 재료를 보여줍니다.
시편 4는 더 큰 변형률에서 파괴되는 부드러운 탄성 재료를 보여줍니다.

이 그래프는 다양한 유형의 곡선에 대한 상부 및 하부 항복 강도의 예를 보여주며, 여기서 R_eh는 상부 항복 강도를, R_el은 하부 항복 강도를, a는 초기 과도 효과를 나타냅니다. 이 곡선들은 금속 시험 시 자주 관찰되는 거동을 나타냅니다.

일반 재료의 인장 강도

재료	항복 강도 (MPa)	극한 인장 강도 (MPa)
나일론-6	45	45-90
아크릴, 투명 주조 시트 (PMMA)	72	87
알루미늄	95	110
구리	70	220
구조용, ASTM A36 강철	250	400-550
강철, 스테인리스 AISI 302 - 냉간 압연	502	860
티타늄 합금	730	900
다이아몬드	1600	2800
아라미드 (케블라 또는 트와론)	3620	3757
탄소 섬유 (Toray T1100G) (가장 강한 인공 섬유)	-	섬유 단독 7000

출처: https://www.engineeringtoolbox.com/young-modulus-d_417.html

인장 강도 측정 장비

인장 강도는 다른 인장 특성과 함께 다음 장비로 측정됩니다: 만능 시험기. 이 장비는 0.02 N에서 2,000 kN에 이르는 다양한 최대 힘 용량으로 제공됩니다. 이 장비는 인장 시험 외에도 압축, 굽힘, 박리, 인열, 전단, 마찰, 비틀림, 천공 및 기타 다양한 유형의 시험을 수행하여 재료, 부품 및 완제품의 기계적 특성을 완전히 특성화할 수 있습니다. 실험실의 처리량 요구 사항에 따라 여러 자동화 시스템도 사용할 수 있습니다.

최대 300 kN 만능 시험 시스템 - 6800 시리즈

탁월한 성능을 위해 설계된 6800 시리즈는 오늘날의 작업자에게 비할 데 없는 정확성과 신뢰성, 향상된 인체 공학 및 개선된 시험 경험을 제공합니다. 0.02 N (2 gf)에서 300 kN의 힘 용량 범위로 제공됩니다.

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Instron의 자동화된 시험 시스템 제품군은 실험실이 처리량, 반복성 및 안전성을 향상시키면서 숙련된 작업자가 다른 중요한 작업에 집중할 수 있도록 지원합니다.

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진자형 충격 시험기를 이용한 인장 충격 시험

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진자형 충격 시험기를 이용한 인장 충격 시험

인장 진자 충격 시험이란 무엇입니까?

충격 인장 하중 하에서 시편을 파괴하는 데 필요한 에너지를 결정하기 위한 시험 방법입니다. 일반적으로 진자형 시험기에서 수행되는 인장 충격 강도 시험은 원래 굴곡(아이조드 및 샤르피 모두) 충격 시험의 단점을 극복하기 위해 개발되었습니다. 노치 민감도, 토스 계수 및 시편 두께와 같이 결과에 큰 영향을 미치는 모든 시험 변수는 인장 충격 시험에서 제거됩니다. 이 시험은 두꺼운 시편에만 국한되는 아이조드 및 샤르피 유형과는 달리, 매우 얇고 유연한 시편의 충격 강도를 결정할 수 있습니다.

인장 진자 충격 시험은 어떻게 수행됩니까?

두 가지 다른 시험 구성이 있습니다. 하나는 시편이 진자 해머에 직접 부착되는 헤드 내 시편 방식(ISO 8256 방법 B)입니다. 충격에 의해 파괴되는 에너지는 시편을 파괴하는 과정에서 진자에 의해 추출된 운동 에너지 값으로 결정됩니다. 시험 설정은 시편의 한쪽 끝을 해머에 장착하고 다른 쪽 끝은 충격 순간까지 진자와 함께 이동하는 크로스헤드 부재 내부에 고정해야 합니다. 기계 베이스가 진동을 방지할 만큼 충분히 견고하다면, 반대 방향으로 크로스헤드가 튀어 오르면서 손실되는 에너지는 쉽게 계산할 수 있습니다.

두 번째 시험 구성은 베이스 내 시편 방식(ISO 8256 방법 A)입니다. 시편은 진자 프레임에 의해 지지되는 시편 바이스에 고정되며, 시편의 다른 쪽 끝에 항상 고정되는 진자와 크로스헤드 부재 사이의 충격에 의해 파괴됩니다.

다음 그림은 가장 일반적인 베이스 내 시편 충격 구성을 보여줍니다.

해머 에너지는 시험 유형에 따라 0.5 - 50 J (0.37 - 36.9 ft-lbs) 범위에서 사용할 수 있으며, 충격 속도는 2.9 m/s 및 3.8 m/s입니다. 인장 충격 시험은 변형률을 중요한 시험 변수로 도입하며, 많은 연구자들은 인장 충격 시험 결과가 아이조드 또는 샤르피 충격 시험 분석보다 실제 현장 고장과 더 잘 상관관계가 있음을 입증했습니다.

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