초록
취성재료의 변형률 분포와 인장물성과의 상관관계를 분석하기 위해 변형률 분포를 가지도록 탭부분을 변형한 5개 타입-S0, SD1, SD2, SV1, SV2 - 의 탄소섬유보강폴리머(CFRP) 인장시편군을 시험하였다. 변형률 분포가 큰 SD2, SV2 의 극한응력 및 변형률이 SD1, SV1 보다 작게 나타났는데, 이는 비대칭 형상의 SD타입보다 대칭 형상의 SV의 시험결과에서 더 분명하게 나타냈다. 더불어 본 연구에서 사용한 변형률 분포를 가진 대부분의 시편의 극한 응력 및 변형률은 변형률 분포가 없는 대조군과 비교하였을 때 감소하였다. 이러한 결과는 1) 변형률계를 통해 직접 계측한 변형률의 평균값, 2) 전체변형량을 유효길이로 나눠 산정하는 환산변형률, 3) 탄성계수와 극한하중으로부터 유도하는 (극한)유효변형률을 통해 다각적으로 분석되었다. 변형률계에서 계측된 값은 국소구간 응답을 정확히 나타내지만, 전단면의 응답을 표현하는 것은 아니다. 반면, 환산변형률과 유효변형률은 전단면의 평균거동을 나타내므로, 게이지의 단점을 보완할 수 있다. 특히 유효변형률은 극한하중 부근에서 변형률계 측정값이 게이지 손상이나 비정상적 계측값 등의 원인으로 유효하지 않을 때도 실무적으로도 사용할 있는 보수적인 파단변형률을 산정할 수 있다. 이 값은 부분파단이 발생한 경우에도 사용할 수 있으며, 변형률 분포를 가지는 시편에서 합리적으로 유용하다.
To investigate the relationship between strain distribution and tensile properties of brittle material, five types of tensile coupon of carbon fiber reinforced polymer (CFRP) modified the tab portion in order to have a strain distribution including S0, SD1, SD2, SV1, SV2 were tested. The ultimate stress and strain of SD2 and SV2 which was intended to have larger strain distribution were smaller than those of SD1 and SV1, that was more clearly shown in the test results of the symmetric coupons (SV series) than the asymmetric coupons (SD series). In addition, the ultimate stress and strain of most coupons with strain distribution in this study were decreased when compared to the control group with uniform strain. These results were analyzed in various ways through 1) the average of the strain values directly measured by the strain gages, 2) the converted strain calculated by dividing the total deformation by the effective length, and 3) the ultimate effective strain derived from both the elastic modulus and the ultimate load. The values measured by strain gage indicates response of the local region precisely, but it does not represent the response from whole section. However, the converted strain and effective strain can supplement disadvantage of gage because they represent the average response of whole section. In particular, the effective strain can provide rupture strain conservatively, which can be utilized in practice, when the value obtained by strain gage was not effective due to gage damage or abnormal gage readings near ultimate load. This value provides a value that can be used even when partial rupture has occurred and is reasonably useful for specimens with strain distribution.