파이프 인장시험 각파이프(각관) STKR400, STKR490(SRT275, SRT355)
Tensile Testing (인장 시험)
인장시험이란 무엇인가?
#인장시험 은 재료의 기계적 특성을 알아내기 위한 가장 기본적인 시험일 것입니다. 인장시험은 일반적으로 간단하며, 상대적으로 저렴하고 거의 대부분 표준화가 되어있습니다. 재료를 당겨봄으로써 그 재료가 인장력에 대하여 어떤 반응을 보이는 지를 알아내는 것입니다. 즉 재료가 당겨질 때 그 재료가 얼마나 강하며 얼마나 잘 늘어나는지를 알아보는 것입니다.
인장시험은 왜 하는가?
인장시험을 통하여 그 재료의 특성을 잘 알수 있기 때문입니다. 재료가 파단이 일어날 때까지 당기게 되면 그림과 같은 인장 그래프를 얻을 수 있습니다. 이는 그 재료가 가해지는 인장력에 대해 어떻게 반응하는 가를 보여주는 것입니다. 하중이 가장 높은 지점의 응력이 그 재료의 #인장강도 (#Tensile strength)가 되며 최대강도 ("Ultimate Strength") 또는 UTS라고 합니다.
훅의 법칙 (Hooke's Law)
대부분의 재료의 인장시험에서 시험의 초반부에는 가해진 힘과 연신율과의 관계는 직선적입니다. 이러한 직선구간에서는 "#훅의 법칙 (Hooke's Law)" 라고 알려진 관계를 갖습니다. 즉, 응력(Stress)과 연신(Strain)의 비가 일정하며 σ / ε = E 로 표시됩니다. E는 연신(strain (ε))에 대해 응력(stress (σ))가 일정하게 비례하는 이 구간의 기울기를 #탄성계수 "Modulus of Elasticity" 또는 영률 "Young's Modulus"이라고 합니다.
탄성계수(Modulus of Elasticity)
탄성계수는 재료의 강한 정도를 나타내는 값입니다. 이 직선 구간에서 시편에 하중을 가하는 경우 이 하중이 제거되면 그 재료는 원래의 위치로 되돌아 오게됩니다. 이 구간이 더 이상 직선이 되지 않고 벗어나게 되면 훅의 법칙은 더 이상 적용되지 않고 시편에 영구변형이 발생하게 됩니다. 이 지점을 #비례한도 또는 proportional limit라고 합니다. 이 지점에서 하중 또는 응력이 더 증가하게 되면 재료는 소성으로 반응하게 됩니다. 즉 가해진 힘을 제거하여도 원래의 위치로 되돌아 오지 않습니다.
항복 강도(Yield Strength)
연신(Strain)
또한 인장시험에서는 그 재료가 늘어나는 양을 측정할 수 있습니다. 이는 길이 변화를 그대로 표현하거나 #연신 (#strain)이라는 변형의 상대적 양을 표현함으로써 표시합니다. 연신은 공칭변형(engineering strain) 과 진변형(true strain)의 두가지로 나타낼 수 있습니다. Engineering strain은 가장 쉽고 보편적으로 사용되는 변형량의 표현이며 초기 표점거리에 대한 길이의 변화로 다음 식과 같이 표시됩니다.
여기서 Li 은 그 순간의 표점거리이고 L0 는 시험 시작 때의 초기 표검거리입니다.
최대 인장 강도(Ultimate Tensile Strength)
재료에 대하여 측정할 수 있는 또 한가지 물성은 #최대인장강도 (ultimate tensile strength (UTS))이다. 이 값은 시험 중 시편이 유지하는 최대 하중값입니다. UTS는 파단 시의 강도와 일치할 수도 일치하지 않을 수도 있습니다. 이는 취성, 연성(ductile)또는 두가지 성질이 혼합된 경우 등 어떤 형태의 재료를 시험하느냐에 달려 있습니다. 또한 실험실에서 시험을 할 때는 연성인 재료도 실제 사용되어 아주 낮은 온도에 노출되었을 경우엔 취성 거동을 나타내기도 합니다.
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