6가지 일반적인 재료 강도 테스트

재료 강도는 다양한 응력과 조건에서 재료가 어떻게 작용할지 결정하는 데 중추적인 역할을 합니다..

건물을 설계하든, 기계 부품, 아니면 전체 구조, 힘을 가할 때 재료가 어떻게 작동하는지 아는 것이 중요합니다..

다양한 종류의 강도를 측정하기 위해 다양한 유형의 재료 테스트가 사용됩니다., 각 테스트는 고유한 목적을 가지고 있습니다..

다음은 6가지 일반적인 재료 강도 테스트입니다., 그들의 방법론을 강조, 주요 측정, 및 애플리케이션.

1. 인장 시험

인장 시험은 재료의 기계적 특성을 평가하는 데 가장 널리 사용되는 방법 중 하나입니다., 특히 늘어나거나 당기는 힘을 견디는 능력.

이 테스트에는 재료 샘플에 점진적으로 증가하는 인장 하중을 가하는 작업이 포함됩니다. (보통 아령 모양) 부서질 때까지.

적용된 하중을 기록함으로써, 탄성 계수, 항복강도, 인장강도, 연성, 변형 경화 특성, 영률, 포아송비(Poisson's ratio)를 계산할 수 있습니다..

시험은 인장 시험기를 사용하여 수행됩니다., 만능시험기라고도 함 (UTM).

측정된 주요 매개변수:

• 항복 강도: 재료가 소성변형되기 시작하는 응력점 (영구변형). 예를 들어, 저탄소강용, 항복 강도는 일반적으로 약 250 MPa.
• 최고의 인장 강도 (UTS): 재료가 파손되기 전에 견딜 수 있는 최대 응력.
  강철, 예를 들어, UTS 범위는 다음과 같습니다. 400 MPa 에 700 MPa 합금에 따라.
• 탄성률 (영률): 탄성 영역 내 응력 대 변형률의 비율, 재료의 강성을 나타냄. 철강용, 영률은 일반적으로 200 평점.
• 연장: 재료가 파손되기 전의 길이 증가 비율. 신율이 높은 재료, 연성 강철과 같은, 이상으로 늘어날 수 있다 10% 실패하기 전에.

인장 시험은 구조 부품에 사용되는 재료에 필수적입니다., 금속과 같은, 플라스틱, 및 복합재료.
실제 응용 분야에서 재료가 긴장 상태에서 어떻게 작동하는지에 대한 귀중한 데이터를 제공합니다., 교량의 케이블부터 비행기의 부품까지.

2. 압축 테스트

압축 테스트는 압축력(재료를 밀거나 누르는 힘)을 견디는 재료의 능력을 평가합니다..
이 테스트는 부서지기 쉬운 재료에 특히 유용합니다., 콘크리트와 같은, 도예, 그리고 일부 금속.

이번 테스트에서는, 재료 샘플을 압축 시험기에 넣습니다., 재료가 변형되거나 파손될 때까지 하중이 가해지는 곳.

측정된 주요 매개변수:

• 압축강도: 파손이 발생하기 전에 재료가 견딜 수 있는 최대 압축 하중.
  예를 들어, 콘크리트는 일반적으로 압축강도가 20-40 MPa, 고강도 콘크리트는 초과할 수 있지만 100 MPa.
• 분쇄 강도: 취성재료가 압축에 의해 파손되는 지점.
  이는 세라믹이나 주조물과 같은 재료와 관련이 있습니다., 연성 재료에 비해 상대적으로 낮은 압축력에서 파손될 수 있습니다..

압축 시험은 건설 및 토목 공학에서 특히 중요합니다., 콘크리트 및 강철 기둥과 같은 재료가 상당한 하중을 지지하도록 설계된 경우.

이 테스트는 재료가 파손 없이 무거운 구조적 하중을 견딜 수 있는지 확인합니다..

3. 피로 테스트

피로 시험은 주기적 또는 반복적 하중을 받는 재료에 매우 중요합니다., 기계에서 발견되는 것과 같은, 자동차 부품, 그리고 항공기.

재료는 종종 높은 수준의 응력을 견딜 수 있지만 반복적인 로드 및 언로드 주기로 인해 파손될 수 있습니다..

피로도 테스트에서, 재료는 결국 파손될 때까지 반복적인 응력을 받습니다..

테스트는 실제 조건을 시뮬레이션합니다., 부품이 시간이 지남에 따라 부하 변동을 겪는 곳, 자동차의 엔진 부품이나 항공기 엔진의 터빈 블레이드 등.

측정된 주요 매개변수:

• 피로 강도: 재료가 파손되기 전에 주어진 주기 수 동안 견딜 수 있는 최대 응력.
  예를 들어, 자동차 부품의 강철 부품의 피로 강도는 약 250 MPa.
• S-N 곡선 (스트레스 대. 사이클 수): 이 곡선은 적용된 응력과 재료가 파손되기 전에 견딜 수 있는 사이클 수 사이의 관계를 나타냅니다..
  티타늄 합금과 같은 재료는 피로 강도가 높은 것으로 알려져 있습니다., 항공우주 응용 분야에 적합하게 만들기.

피로 테스트는 부품이 주기적 응력을 받는 산업에서 매우 중요합니다., 자동차를 포함한, 항공우주, 그리고 제조, 부품이 고장 없이 수백만 번의 로딩 사이클을 견뎌야 하는 경우.

4. 비틀림 테스트

비틀림 테스트는 비틀림이나 회전력을 견디는 재료의 능력을 측정합니다.. 재료의 한쪽 끝이 고정되어 있습니다., 반대쪽 끝에 토크가 가해집니다., 뒤틀리게 만드는.

이 테스트는 재료의 전단 강도에 대한 통찰력을 제공합니다., 소성 변형 특성, 회전 응력에 대한 반응.

측정된 주요 매개변수:

• 전단강도: 전단력에 저항하는 재료의 능력. 예를 들어, 강철은 일반적으로 약 300 MPa, 알루미늄과 같은 부드러운 재료는 전단 강도가 낮을 ​​수 있습니다..
• 비틀림 계수: 비틀림에 대한 재료의 저항성, 이는 샤프트와 같은 회전 부품에 사용되는 재료의 전체 강성을 결정하는 데 도움이 됩니다..
• 소성변형: 재료가 파손되기 전의 영구적인 비틀림 또는 변형 정도.
  연성 재료는 파손되기 전에 상당한 비틀림을 겪습니다., 부서지기 쉬운 재료는 약간의 변형 후에도 빠르게 파손됩니다..

비틀림 테스트는 샤프트와 같은 부품에 사용되는 재료를 평가하는 데 중요합니다., 볼트, 기계에서 회전력을 받는 파이프, 자동차, 및 항공우주 애플리케이션.

5. 닉 브레이크 테스트

닉 파단 테스트는 주로 용접 조인트의 강도를 평가하는 데 사용되는 특수 충격 테스트입니다..

용접된 부분에 작은 노치가 생성됩니다., 그런 다음 샘플에 충격력이 가해집니다..

파손은 일반적으로 용접 조인트에서 발생하며 재료 파손 방식은 용접 품질을 나타낼 수 있습니다..

측정된 주요 매개변수:

• 용접 강도: 이는 충격 시 파손에 저항하는 용접 조인트의 능력을 측정합니다.. 강한 용접은 파손을 최소화하고 에너지 흡수를 최대화합니다..
• 충격 인성: 파손되기 전에 에너지를 흡수하는 재료의 능력. 인성이 높은 재료는 가혹한 조건에서도 취성 파괴에 저항합니다..

이 테스트는 구조적 무결성을 위해 용접에 의존하는 산업에 필수적입니다., 조선과 같은, 건설, 및 파이프라인 제조.

6. 크리프 테스트

크리프 테스트는 장기간에 걸쳐 일정한 하중 하에서 재료가 어떻게 변형되는지 평가합니다., 특히 고온에서.

장기간 응력에 노출되는 재료의 경우, 발전소나 항공우주 엔진 등, 크리프 행동을 이해하는 것이 중요합니다.

시험 중, 재료는 높은 온도에서 일정한 응력을 받습니다., 그리고 변형량 (살금살금 기다) 시간이 지남에 따라 측정됩니다.

측정된 주요 매개변수:

• 크리프율: 시간이 지남에 따라 재료가 응력을 받아 변형되는 속도. 제트 엔진에 사용되는 초합금과 같은 소재는 고온에서 성능을 보장하기 위해 크리프율이 매우 낮은 경우가 많습니다..
• 크리프 강도: 고온에서 지속적인 응력 하에서 변형에 저항하는 재료의 능력.
• 시간-온도-변환 (TTT) 곡선: 이 곡선은 온도와 시간이 재료의 크리프 속도에 어떤 영향을 미치는지 보여줍니다..

크리프 테스트는 터빈과 같은 고온 응용 분야에서 특히 중요합니다., 엔진, 및 원자로, 재료가 고장 없이 장기간의 열적, 기계적 응력을 견뎌야 하는 경우.

결론

이 6가지 강도 테스트 - 인장, 압축, 피로, 비틀림, 닉 브레이크, 크리프 — 다양한 유형의 응력 하에서 재료가 어떻게 작동하는지에 대한 중요한 통찰력을 제공합니다..

각 테스트는 고유한 목적을 가지고 있습니다., 재료의 인장 저항성을 평가하는지 여부, 압축, 주기적 스트레스, 비틀림 힘, 또는 고온 변형.

이러한 테스트를 통해 재료의 강점과 약점을 이해함으로써, 엔지니어는 특정 용도에 맞는 재료를 선택할 때 더 많은 정보를 바탕으로 결정을 내릴 수 있습니다..

안전 확보, 내구성, 다양한 산업 분야에 걸친 신뢰성.

 

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