• 화약ㆍ발파
• /
• 제38권1호
• /
• pp.23-29
• /
• 2020

발파나 충격과 관련된 연구에서 충격센서를 이용한 하중 및 진동의 계측이 널리 사용되고 있다. 하지만 대부분의 충격센서는 고가이며 외부로부터의 손상에 대해 보호할 필요성이 존재한다. 본 연구에서는 충격센서의 외부 구조적 변화에 따른 계측 대상 매질로부터 입사되는 하중정보의 왜곡현상을 보정할 수 있는 방법에 대해 고찰하였다. 홉킨슨 압력봉 시스템을 이용해 충격센서로 전달되는 충격가속도를 산출하였으며, 이와 동시에 충격진동의 감쇠를 야기하는 센서 홀더를 고안 및 적용하여 센서의 출력 값에 대한 비교분석을 수행하였다. 결과적으로 센서에 적용된 외부 구조적 변화가 센서의 진동운동 자체를 왜곡시키는 비선형 거동이 아닌 경우 본 방법을 통한 충격센서 보정기술이 합리적으로 작용할 수 있을 것으로 판단하였다.

• 터널과지하공간
• /
• 제21권2호
• /
• pp.109-116
• /
• 2011

본 연구에서는 스플릿 홉킨슨 압력봉 실험장비를 적용한 압열인장 실험을 수행하여, 암석의 동적인장강도 및 변형률 속도를 평가하였다. 시료가 파괴되기 전에 시료 내 동적 응력평형상태를 확보하기 위하여 펄스쉐이핑 기법으로 입사파의 증가시간을 제어하였다. 압열인장 실험시료는 Inada 화강암, Kimachi 사암, Tage응회암을 정밀하게 가공하여 제작되었다. 결과로서, Inada 화강암의 동적인장강도는 정적인장강도의 11.9배 이였으며, Kimachi 사암과 Tage 응회암은 각각 8.5배, 9.2배로 평가되었다. 고속카메라를 이용하여 시료 내 축 하중 방향으로 발생하는 인장균열의 발생양상을 관찰하였다.

• 한국지구물리탐사학회:학술대회논문집
• /
• 한국지구물리탐사학회 2009년도 학술대회 초록집
• /
• pp.198-202
• /
• 2009

스플릿 홉킨슨 압력 봉(SHPB)실험은 암석 및 콘크리트와 같은 취성재료의 동적 물성과 변형특성을 파악하고 압축 응력-변형율 데이터를 획득하기 위하여 사용된다. SHPB 실험법은 원리상 대상시료가 파괴이전에 동적응력평형 상태와 일정 변형율 속도 조건하여 놓여져 있어야 한다. 이러한 조건을 만족시키기 위하여 충격봉과 입사봉의 충격에 의하여 발생되는 충격 입사파형을 제어할 필요가 있다. 최근에는 원형 디스크를 충격봉과 입사봉 사이에 두어 입사 충격파형을 제어하는 펄스쉐이핑 기법이 적용되고 있다. 본 연구에서는 입사 충격파형을 정밀하게 제어할 목적으로 다양한 형태와 크기의 금속디스크를 대상으로 SHPB 실험을 수행하여 동적 변형 특성을 파악하였다. 펄스쉐이퍼의 두께와 직경이 작아짐에 따라 응력값과 파장은 증가하였다.

• 터널과지하공간
• /
• 제22권5호
• /
• pp.339-345
• /
• 2012

동적하중 하에서 암석의 변형거동 및 파괴강도는 발파, 지진 또는 암반돌출의 지진동에 의한 지하구조물의 안정해석에 중요하다. 본 연구에서는 스플릿 홉킨슨 압력봉(SHPB) 충격실험시스템을 석회암시료의 일축압축시험과 압열인장시험에 적용하여 고변형률과 동적강도 평가를 수행하였다. 충격봉의 발사속도를 제어하여 파괴강도 이하 동적응력 상태에서의 석회암시료의 동적응력-변형거동을 분석하였다. 시료 내 파괴여부 및 파괴양상을 파악하기 위하여 Micro-focus X-ray 단층촬영을 수행하였다. 동적 압축강도 실험결과, 석회암시료의 동적압축강도는 변형율속도 의존성을 보였으며, 동적 압축파괴강도는 140 MPa 이상으로 평가되었다. 동적 압열 인장 실험결과, 석회암시료의 동적 압열인장강도는 21 MPa 이상으로 정적 압열인장강도보다 3배 이상 높은 것으로 평가되었다.

• 화약ㆍ발파
• /
• 제37권1호
• /
• pp.14-23
• /
• 2019

암석이나 콘크리트와 같은 취성재료의 경우에는 역학적 강도의 하중속도 의존성을 보임에 따라 발파 및 충격해석에 있어 이를 반영코자 하는 노력이 증가하고 있다. 이와 같은 암석의 동적강도의 경우에는 순간적으로 높은 하중이 작용하는 동적하중의 가압특성에 따라 시험편 내의 응력평형상태를 고려한 평가가 수행되어야함이 제안된 바 있다. 본 연구에서는 스플릿 홉킨슨 압력봉 장비를 이용한 포천 화강암의 동적일축압축강도 실험을 통해 응력평형조건의 충족 유무에 따른 암석의 동적파괴과정 및 역학적 강도특성에 대해 고찰하였다. 연구결과 적절한 응력평형상태가 이루어지진 않은 상태에서 평가된 암석의 동적일축압축강도는 상대적으로 과소평가되는 것으로 나타났으며, 이는 하중의 가압면에서 발생하는 조기파괴에 따른 에너지 파괴에너지 손실 및 변형률속도 과대평가에 의한 것으로 판단되었다. 결론적으로 합리적인 동적강도 평가를 위해서는 암석의 변형거동특성에 대한 분석 및 파괴패턴에 대한 검토를 통한 응력평형조건의 세밀한 검증이 수반되어야 할 것으로 판단하였다.

• 대한기계학회논문집A
• /
• 제25권7호
• /
• pp.1073-1081
• /
• 2001

Many researches have published numerous papers about the high-strain-rate obtained from Split Hopkinson Pressure Bar(SHPB) tests. And 6.5wt%Si steel is widely known as an excellent magnetic material because its magnetostriction is nearly zero. Single crystals are prepared by the Floating Zone(FZ) method, which melts the alloy by the use of a high temperature electron beam in a pure argon gas condition. In this paper, the fracture behavior of the poly crystals and single crystals (DO$_3$phase) of Fe-6.5wt%Si alloy by SHPB test is observed. The comparison of high-strain-rate results with static results was done. Obtained main results are as follows: (1) Fe-6.5wt%Si alloy has higher strength at high-strain-rate tensile. SHPB results of polycrystal are twice as high as static results. (2) From the fractography, the cleavage steps are remarkably reduced in the SHPB test compared with the static test.

• 대한기계학회논문집A
• /
• 제24권8호
• /
• pp.1917-1922
• /
• 2000

The split Hokinson pressure bar(SHPB) test has been used to find the mechanical property of materials at high strain rate. A tensile split Hopkinson pressure bar test system is developed and the threaded tensile specimen and the split collar are placed between elastic bars. When the compressive elastic wave generated by a striker is transferred from the transmit bar to the incident bar, some elastic wave is reflected at the threaded parts of the specimen and the transmit bar. This reflected wave can interfere with the transmitted wave. A proper length of elastic bars and the location of strain gage in these elastic bars are determined to avoid this interference. In order to avoid the interference of elastic wave reflected at the threaded parts of specimen and elastic bar, the length of transmit bar must be longer than that of incident bar. Strain gage in transmit bar must be located as close as possible from the interface of a transmit bar and specimen. In the developed tensile SHPB test system, A12011-T3 and A17075-T6 are tested to get the true stress-strain relation in the range of strain rate at $10^3/sec$

• 화약ㆍ발파
• /
• 제35권2호
• /
• pp.9-17
• /
• 2017

휘트스톤 브리지(Wheatstone bridge)는 변형률 게이지의 극도로 작은 저항 변화를 측정하는 데 널리 사용되는 중요한 전기회로의 하나이다. 변형률 게이지는 변형을 측정하고자 하는 구조물이나 시편에 부착한다. 휘트스톤 브리지는 다양한 공학재료에 대한 정적 혹은 동적 강도를 시험하는 분야에서 많이 사용되고 있다. 일례로, 스플릿 홉킨슨 압력봉(split Hopkinson pressure bar) 시스템에서 브리지 회로는 응력파가 전파되는 입사봉과 전달봉의 동적 변형률을 측정하는 데 필수적으로 사용된다. 본고에서는 암석동역학과 연관된 실험실 실험에서 쉽게 참고할 수 있도록 휘트스톤 브리지 회로의 원리를 상세히 설명하였다. 특히, 쿼터(quater), 하프(half) 및 풀(full) 브리지의 회로배열을 그 기본적인 용도와 함께 자세히 소개하였다.

• 화약ㆍ발파
• /
• 제39권1호
• /
• pp.10-21
• /
• 2021

암석이나 콘크리트와 같은 취성재료는 재료에 동하중이 가해질 때에는 큰 변형률속도 의존성을 보인다. 이는 취성재료의 역학적 성질이 하중속도에 따라 크게 변화할 수 있음을 의미한다. 이런 성질 때문에 취성재료의 변형률속도 의존성은 발파공학이나 암석동역학 문제를 풀 때 반드시 고려해야 할 중요한 사항들 중의 하나이다. 하지만 불행하게도 국내의 경우, 암석이나 여타의 취성재료들의 동적물성을 특성화하는 연구들은 아직 미진한 상태에 있다. 본 연구에서는 거창 화강암과 고강도 콘크리트 시편의 동적특성을 파악하기 위해 홉킨슨 압력봉을 이용하여 동적 인장시험을 실시하였다. 시험방법으로는 ISRM이 제안한 동적 압열시험과 박리시험을 채택하였다. 일반적으로, 고변형률속도 하에서는 후자의 방법이 더 우수한 것으로 알려져 있다. 이들 두 종류의 시험을 실시한 결과, 시편들의 동적 인장강도가 거의 비슷하게 나타났다. 하지만 저자들은 애초에 시험방법에 따라 측정강도가 상이할 것으로 예상했었다. 따라서 서로 다른 방법을 적용했음에도 측정 강도가 비슷하게 나타난 것은 오히려 시험과정에서 어떤 오류가 개입된 것으로도 볼 수 있으므로 후속연구를 통해 이 부분에 대해 상세조사를 수행할 예정이다.

• 대한기계학회논문집A
• /
• 제27권7호
• /
• pp.1152-1158
• /
• 2003

The mechanical behavior of a commercially pure titanium (CP-Ti) is investigated at high temperature Split Hopkinson Pressure Bar (SHPB) compression test with high strain-rate. Tests are performed over a temperature range from room temperature to 1000$^{\circ}C$ with interval of 200$^{\circ}C$ and a strain-rate range of 1900 ∼ 2000/sec. The true flow stress-true strain relations depending on temperature are achieved in these tests. For construction of constitutive equation from the true flow stress-true strain relation, parameters for the Johnson-Cook constitutive equation is determined. And the modified Johnson-Cook equation is used for investigation of behavior of flow stress in vicinity of recrystalization temperature. The Modified Johnson-Cook constitutive equation is more suitable in expressing the dynamic behavior of a CP-Ti at high temperature, i.e. about recrystalization temperature.