Tensile Stress Measurement of Tendon with Wiedemann Effect

In this study, we have constructed a measuring system to investigate tensile stress of tendons, which is employed in bridges, by means of the magnetic non-destructive testing (NDT) method. For the twisted 7-strands tendon, we have used Wiedemann effect. An ac current was applied to the tendon and voltage induced from Search Coil on Tendon (SCT) under applying tensile stress was measured. The measuring system consists of tensile stress applying apparatus up to 2 GPa, and ac current supply to apply current to the tendon directly to magnetize the tendon. We have invested two kinds of tendon which were produced by different companies for testing with constructed measuring system. Voltage induced from SCT was decreased up to 1.5 GPa linearly and two kinds of tendon which were produced by different companies shows similar trends. Thus, Wiedemann effect was also applicable to measure tensile stress of tendon by means of magnetic NDT.

Wiedemann 효과를 이용한 텐던의 인장력 측정

본 연구에서는 현재 교량에 사용되고 있는 텐던의 인장력을 측정하기 위한 자기적 비파괴 검사 방법을 연구하였다. 최근 자기적 방법으로 사용되고 있는 초기투자율(${\mu}i$)과 증분투자율(${\mu}{\Delta}$) 측정 방법은 코일을 권선하여 텐던을 자화 시켜야 하고, 텐던의 자기소거상태에서 측정하여야 하는 어려움이 있다. 때문에 본 연구에서는 텐던이 7개의 strand로 꼬여 있는 것을 감안하여, Wiedemann effect를 활용한 방법을 연구하였다. 텐던에 직접 교류 전류를 인가한 후, 인장력을 변화시키면서 그에 따른 텐던의 자화 상태의 변화를 텐던에 부착된 탐지코일(Search Coil on Tendon; SCT)로부터 측정하고 분석하였다. 이를 위하여 본 연구에서는 텐던에 인장력을 2 GPa까지 인가할 수 있는 장치와 텐던에 직접 교류 전류를 인가하여 텐던을 자화시키기 위한 전류공급장치를 제작하였다. 비교실험을 위하여 두 제조회사에서 제작된 동일한 규격의 7-strands 텐던에 대한 인장력에 따른 자화 상태의 변화를 측정한 결과, 텐던에 인가하는 인장력에 따라 텐던에 부착된 탐지코일에서 유도되는 기전력의 변화가 비교적 선형적으로 감소함을 알 수 있었으며, 이는 A회사와 B회사의 텐던에서 모두 유사한 특성을 보여주었다. 따라서 탐지코일을 부착하여 제작한 텐던을 신설되는 교량에 적용한다면, Wiedemann 효과를 활용하여 교량의 안전 진단을 위한 자기적 비파괴 검사 방법으로 적용 가능할 것이라고 생각된다.