Stress Measurement of Structural Member Using Piezoelectric Property

A stress measurement method of structural member using piezoelectric property and electrostatic voltmeter is presented. The electric potentials of the surface of the piezoelectric element, which are proportional to the strain ${\varepsilon}$ on the structural member, are measured by an electrostatic voltmeter during load cycling. The stress ${\sigma}$ is calculated by this strain ${\varepsilon}$. Moreover, a stress distribution measurement tape which can be used for the stress distribution measurement along a specified line on the surface of structural member is developed, and the surface potential was measured by an electric static voltmeter of non-contact type. The applicability of the stress distribution measurement tape is examined through experiments using a notched specimen under cyclic loading. The measured distributions of x, y and xy are compared with those calculated by FEM analysis.

압전 특성을 이용한 구조물 부재의 응력측정

본 연구에서는 압전 특성과 표면전위계를 이용한 응력측정 방법을 제안하였다. 다시 말하면 이 응력측정방법은 압전소자에서 발생한 전위를 표면전위계로 측정하게 하는 방법으로서, 이 표면전위는 구조물 부재의 변형률에 비례한다는 특성을 이용하여, 구조물 부재의 각 위치에서의 발생하는 응력을 변형률로부터 계산할 수 있게 된다. 또한, 구조물 부재의 응력분포를 보다 간편하게 구하기 위해서 비접촉 측정법을 이용한 응력분포 측정 Tape를 제작하였다. 특히, 이 Tape는 균열이나 홈과 같이 이상응력 발생 가능한 위치에서의 ${\sigma}_x$, ${\sigma}_y$, ${\tau}_{xy}$의 응력을 측정 뿐만 아니라 국부 응력해석에 활용되었고 그 적용성을 검토하기 위해서 홈이 있는 실험편에 대해서 반복하중 시험결과와 FEM 해석의 결과와 비교 분석하였다.