본 논문에서는 세 종류의 ETFE 막재에 대한 단축인장실험을 수행하였다. 이 실험에서 얻은 변형도-변위 곡선을 분석함으로써 항복응력, 두 번째 항복응력, 탄성계수, 두 번째 탄성계수, 그리고 세 번째 탄성계수를 얻게 되었다. 아울러, 탄성 단계와 항복 단계, 소성유동 단계에서 각각 ETFE 막재의 사이클 하중시험을 진행하여, 잔여변형률, 응력 이완, 하중 변화(재하/제하) 중 ETFE 막재의 탄성 변화 등을 알아본다. 재료의 크리프시험에서는 25, 40, 60$^{\circ}C$의 시험온도와 3, 6, 9MPa의 인장 응력 하에서 크리프시험의 시간은 24시간으로 설정하였다.
본 논문에서는 세 종류의 ETFE 막재에 대한 단축인장실험을 수행하였다. 이 실험에서 얻은 변형도-변위 곡선을 분석함으로써 항복응력, 두 번째 항복응력, 탄성계수, 두 번째 탄성계수, 그리고 세 번째 탄성계수를 얻게 되었다. 아울러, 탄성 단계와 항복 단계, 소성유동 단계에서 각각 ETFE 막재의 사이클 하중시험을 진행하여, 잔여변형률, 응력 이완, 하중 변화(재하/제하) 중 ETFE 막재의 탄성 변화 등을 알아본다. 재료의 크리프시험에서는 25, 40, 60$^{\circ}C$의 시험온도와 3, 6, 9MPa의 인장 응력 하에서 크리프시험의 시간은 24시간으로 설정하였다.
Uniaxial tensile tests of ETFE membrane are performed in this paper. Three kinds ETFE membrane with different thickness are used in the tests. The tensile strength, the tensile strain at break and the stress-strain curve are obtained from the tests. Futhermore, The cycle loading test of ETFE membran...
Uniaxial tensile tests of ETFE membrane are performed in this paper. Three kinds ETFE membrane with different thickness are used in the tests. The tensile strength, the tensile strain at break and the stress-strain curve are obtained from the tests. Futhermore, The cycle loading test of ETFE membrane is carried out through using different values of cycle stress. The residual strain, the relaxation of stress and the change of the elastic modulus of foil are investigated. In the creep test, three kinds of temperature (25, 40 and 60 $^{\circ}C$)and three kinds of stress(3,6and9 MPa) are set respectively and the creep time lasts 24 hours.
Uniaxial tensile tests of ETFE membrane are performed in this paper. Three kinds ETFE membrane with different thickness are used in the tests. The tensile strength, the tensile strain at break and the stress-strain curve are obtained from the tests. Futhermore, The cycle loading test of ETFE membrane is carried out through using different values of cycle stress. The residual strain, the relaxation of stress and the change of the elastic modulus of foil are investigated. In the creep test, three kinds of temperature (25, 40 and 60 $^{\circ}C$)and three kinds of stress(3,6and9 MPa) are set respectively and the creep time lasts 24 hours.
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문제 정의
본 논문에서는 EIFE 막재에 대하여 일축방향 인장시험을 진행하여 인장강도, 파단시 변형률과 탄성계수 등 기본 데이터를 도출하였다. 세 종류(두께: 200;皿 250^ 300pm)의 막재에 대한 단축 인장 테스트가 수행되었고, 이 테스트로부터 얻은 변형도-변위 곡선을 분석함으로써 항복응력, 두 번째항복응력, 탄성계수, 두 번째 탄성계수, 그리고 세번째 탄성계수를 얻게 되었다.
김재열, 강주원2)은 두 종류의 EIFE 막재에 대한 실험을 수행하여 막재의 인장특성을 제시하였다. 이 논문에서는 ETFE 막재의 일반적인 인장특성을 설명하는데 한정되었으며, ETFE 막재를 이용한 구조시스템에 대해 소개를 하였다. 또한, 박강근 询등도 ETFE막재에 대한 실험을 수행하였고, 인장특성에 대한 연구결과를 발표하였다.
국내에서는, 김재열, 강주원9이 변형률속도의 변화를 각각 10%, 25%, 50%, 100%, 200%와 500% mii「로 구별하여 수행된 실험결과를 발표하였다. 이 논문에서는각 속도에 대응하는 인장강도, 파단시 변형율, 항복응력, 탄성계수등의 역학적 특성을 이 제시되었다.
제안 방법
EITE 막재에 대하여 단축인장실험, 속도에 따른 인장 실험, 사이클 하중 및 크리프 시험을 수행하였다. 실험결과를 분석해보면 다음과 같다.
ETFE 막재의 소성흐름 단계에서, 응력 21MPa, 변형도 30%로 정해 놓고 사이클 하중 재하 시험을 진행하여 그 결과는과 같다.
시험편을 규정온도의 고저온 시험상자에 넣고 3mm/min의 인장속도에 맞추되, 규정 응력까지로딩크기를 24시간 동안 변화시키지 않고 유지시켰다. 그 시간동안 일정한 시간 간격에 따라 고정장치 간의 변위량을 측정하여 그것으로 ETFE 막재의 크리프 곡선을 얻었다.
또한, 본 논문에서는 ETFE 막재의 사이클 인장시험과 크리프 시험을 진행하였다. 사.
6)즉, 각기 다른 인장 속도 하에서 도출되는 ETFE 막재의 인장곡선은 각각 다른 양샹을 나타낼수 있다. 변형율속도를 고려한 ETFE 막재의 인장시험은 河端71등에 의해 수행되었으며, 변형률속도를 1%~ 2* 00%min 의 범위로 지정하여 인장시험을수행하였다. 여기서, 河端등은 속도에 따른 항복강도와 탄성계수의 변화를 고찰하였지만, 변형률속도에 따른 인장강도, 파단시 변형률 등의 관련 변수의 변화상황은 도출하지 않았다.
본 논문에서는 온도 25, 40, 60℃에서 3MPa, 6MPa, 9MPa 웅력의 ETFE 막재의 크리프 시험을진행하였다. 크리프 시험이 경과한 시간은 24시간이고, 실험 설비는 선쩐 신산쓰 재료 검측 주식회사(深圳新三思材料檢測有限公司)가만든 CMT4204 형 시험기와 고저온 상자를 이용하였다.
사이클 하중 재하 과정 중 ETFE 막재의 탄성특성을 평가하기 위하여, 제하와 재하 단계에서응력-변형도 곡선의 할선(로딩 곡선의 최저점과최고점을 이은 선) 경사도를 계산하여 보았다. 이할선경사도는 사이클 하중 재하 과정의 탄성 계수와 가까워졌다.
등 기본 데이터를 도출하였다. 세 종류(두께: 200;皿 250^ 300pm)의 막재에 대한 단축 인장 테스트가 수행되었고, 이 테스트로부터 얻은 변형도-변위 곡선을 분석함으로써 항복응력, 두 번째항복응력, 탄성계수, 두 번째 탄성계수, 그리고 세번째 탄성계수를 얻게 되었다.
응력이 17MPa, 20MP a일 때를 선택하여 항복단계의 사이클 로딩 시험을 진행하여와같은 시험 결과를 얻었다.
사.이클 인장 시험은 탄성단계, 항복 단계와 소성유동 단계로 구분하여 사이클 하중시험을 진행하여, 다른 응력 상태하에서 재료의 잔여 소성 변형 변화를 고찰하였다. 크리프시험은 3가지의 온도를 설정하여 3종류의응력 상태 하에서 24시간 크리프 시험을 진행하여변형률의 양상을 측정하였다.
이클 인장 시험은 탄성단계, 항복 단계와 소성유동 단계로 구분하여 사이클 하중시험을 진행하여, 다른 응력 상태하에서 재료의 잔여 소성 변형 변화를 고찰하였다. 크리프시험은 3가지의 온도를 설정하여 3종류의응력 상태 하에서 24시간 크리프 시험을 진행하여변형률의 양상을 측정하였다.
대상 데이터
막재의 변형률은두 개의 측정기준 선들 사이의 늘어난 양으로 계산된다. 단축인장 실험은 막재의 두께 20叩场 25甲m, 300® 막재의 변MD 와 TD 방향으로 각각 5개의 시험편을 가지고 실험하였다. 인장 실험은 실내온도는 24℃ 에서 수행되었고, 실험 결과는<그림 2>와 같다.
두 번째 탄성계수는 50~ 60MPa이고, 활선 탄성계수의 1/10 보다 적다. 세번째 탄성계수는 단지 약 3MPa이다. 프와송비는 0.
크리프 시험이 경과한 시간은 24시간이고, 실험 설비는 선쩐 신산쓰 재료 검측 주식회사(深圳新三思材料檢測有限公司)가만든 CMT4204 형 시험기와 고저온 상자를 이용하였다.
성능/효과
1) 단축 인장실험 결과, 기계방향의 장력 특성들과 횡력 방향의 것들 사이에 명확한 차이점이없다는 것이 확인되었고, 이것은 막재는 등방성재료의 타입으로써 취할 수 있다는 것을 의미한다. 파단 시 변형이 350 -400% 반면에 장력 강성은 약 40~50MPa이다.
1肉 그러나, 고분자 재료의 인장강도, 파단시 변형률, 항복강도와 탄성계수 등의 시험변수는 시험시 조절되어야 할 변형률속도와 매우 큰 관련을 가지고있다.6)즉, 각기 다른 인장 속도 하에서 도출되는 ETFE 막재의 인장곡선은 각각 다른 양샹을 나타낼수 있다. 변형율속도를 고려한 ETFE 막재의 인장시험은 河端71등에 의해 수행되었으며, 변형률속도를 1%~ 2* 00%min 의 범위로 지정하여 인장시험을수행하였다.
ETFE 막재의 일축 인장 시험 결과에서 얻은 응력-변형 곡선들은 두 개의 강도 변곡점을 갖고 이것의 두 변곡점 사이 곡선의 경사는 첫 번째 변곡점 곡선의 것보다 훨씬 완만하다. 첫 번째 변곡점은 항복점으로 간주되고, 두 번째 변곡점은 두 번째 항복점으로 간주된다.
이할선경사도는 사이클 하중 재하 과정의 탄성 계수와 가까워졌다. 같은 온도와 같은 인장속도의 조건으로 일축방향 인장 시험으로부터 얻은 ETFE 막재의 탄성단계 할선 탄성계수는 평균 670MPa 정도였다. 변형도 조절 사이클 하중 재하(사이클변형도는 10%, 15%, 30%이다.
규정 응력(본 실험에서는 6MPa, 12MPa 두 종류의 응력을 선택)까지 인장한 후 응력 0까지 제하 한 이후에 다시 규정 응력까지 재하하는 사이클을 5회 반복하였다. 이 사이클이 완료된 후 변형률 40~50%까지 계속 인장한 후에 시험을 정지하였다.
본 실험의 결과를 분석해 보면 항복 단계에서 EIFE 막재는 제하 이후 매우 큰 잔여 변형도를발생시킨다. ETFE 막재의 재단(裁斷) 축소율은 보통 1% 이하로, 그 잔여 변형도보다 훨씬 작은 값이다.
시험결과에서 알 수 있듯이, 사이클 인장을 거친 후에는, ETFE 막재의 탄성은 극도로 높아져 응력 경화 현상이 나타난다.
<그림 2>에 나타난 단축 인장 실험결과를 살펴보면 기계방향(M9의 장력 특성들과 너비 방향 (TO)의 장력특성사이에 명확한 차이점이 없다는것이 확인되었고, 이것은 막재는 등방성 재료로서취급 할 수 있다는 것을 의미한다. 그러나<표 1 ~9>에서 알 수 있듯이 두께 200“m , 250“m, 3(X加tn의 막재에 따라 각각의 장력 특성들은 약간의 차이점이 있음을 알게 되었다.
나타낸다. 표에서 볼 수 있듯이, 3종류의 응력상태 (3, 6, 9MPa와 3종류의 온도 상태 하에서 ETFE 막재는 모두 크리프 현상을 나타내었다.
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