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  • 작성자 사진세한철강

파이프 인장시험 각파이프(각관) STKR400, STKR490(SRT275, SRT355) - 세한철강

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)

#항복강도 (yield strength)는 재료가 힘을 받아 #소성변형 (plastic deformation)을 일으키는 지점에서의 응력을 말합니다.



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.

반면에 진변형(true strain )은 시험이 진행됨에 따라 표점거리도 연속적으로 변화한다는 개념에서 다음과 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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