[논문]EPS Foam의 변형률속도효과에 대한 연구

강우종; 전성식; 이인혁; 최선웅; 민제홍; 이상혁; 배봉국

doi:10.7234/kscm.2010.23.3.064

EPS Foam의 변형률속도효과에 대한 연구
Investigation of the Strain Rate Effects of EPS Foam 원문보기

복합재료 : 한국복합재료학회지 = Journal of the Korean Society for Composite Materials, v.23 no.3, 2010년, pp.64 - 68

강우종 (경일대학교 기계자동차학부) , 전성식 (국립공주대학교 공과대학 기계자동차공학부) , 이인혁 ((주)한국이에스아이) , 최선웅 ((주)한국이에스아이) , 민제홍 ((주)삼성전자) , 이상혁 ((주)삼성전자) , 배봉국 ((주)삼성전자)

초록
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EPS 폼은 충격하중으로부터 전자제품의 파손을 방지하기 위하여 포장재로 많이 사용되는 경량소재이며 밀도, 미세구조, 변형률 속도에 따라 에너지 흡수성능이 달라진다. 본 연구에서는 변형률속도와 밀도의 변화에 대한 EPS 폼의 에너지 흡수성능을 평가하기 위하여 18.5 ~ 37.0kg/m3의 밀도를 갖는 EPS 폼의 압축시험을 수행하였다. 중고속 압축시험을 위하여 낙하방식의 시험기를 개발, 사용하였으며 변형률 속도 0.06/s ~ 60/s에서의 압축시험을 통하여 EPS 폼의 변형률속도 효과를 분석하였다. 시험 결과 변형률 속도가 0.06/s에서 60/s로 증가할 경우 EPS 폼의 강도는 약 1.7배 증가하는 것으로 관찰되었다. 또한 변형률 속도에 따른 소재의 민감도는 변형률이 증가할수록 커지는 것으로 관찰되었다.

Abstract ▼ AI-Helper

Expanded polystyrene(EPS) foams are often used in packaging to protect electrical appliances from impact loads. The energy absorbing performances of the EPS foams depend on several parameters such as density, microstructure and strain rate. Thus, the effects of the parameters on the strength of the EPS foams need to be investigated for an optimized packaging design by FEM. In this study, various EPS foams which have different densities were quasi-statically and dynamically loaded in order to obtain the stress-strain curves. EPS foams of various densities from 18.5 to 37.0kg/m3 were considered in the experiments. A drop-mass type apparatus was developed for the intermediate strain rate tests up to several hundreds/second. It was found from the experimental results that the strength of the EPS foams increase about 170% as the strain rate increases from 0.06/s to 60/s. Experimental results also showed that the strain rate sensitivity increases as the strain increases.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

본 연구에서는 낙하 시험기를 이용하여 포장재로 사용되는 EPS 폼의 변형률 속도에 따른 압축시험을 수행하였다. 시험에 사용된 폼의 밀도는 18.
본 연구에서는 변형률 속도에 따른 동적 압축특성을 측정할 수 있는 낙하방식의 고속압축시험기를 개발하였으며, 이를 이용하여 전자제품의 포장재로 사용되고 있는 EPS 폼의 동적 재료 특성에 관하여 연구하였다. 준정적 시험과 변형률 속도 25/s, 60/$의 중고속 변형 시험을 실시하고 EPS 폼의 발포 배율과 압축 변형률에 따른 변형률 속도 효과를 비교 분석하였다.

제안 방법

시험 결과 준정적인 경우에 비하여 고속변형 시 상당한 강도증가가 나타나는 것이 관찰되었다. EPS 폼의 밀도 변화에 대한 정적 및 중고속 압축변형거동을 측정하였으며 특히 변형률 속도 민감도 분석을 통하여 폼의 압축 거동에 대한 변형률속도 효과를 분석하였다.
5 ~ 37.0kg/n?의 것으로써 준 정적인 조건과 중고속변형 조건에서 EPS 폼의 응력-변형률 선도를 구하였다. 시험 결과 준정적인 경우에 비하여 고속변형 시 상당한 강도증가가 나타나는 것이 관찰되었다.
얻을 필요가 있다. 본 연구에서는 준 정적인 시험을 통하여 0.06/s와 1/s에 대한 응력-변형률 선도를 구하였으며, 중고속 시험에서는 25/s와 60/s의 변형률 속도에 대한 웅력. 변형률 선도를 구하였다.
원하는 변형률 속도에서 시편이 80%이상 압축될 수 있도록 낙하하는 물체의 중량과 초기 높이를 결정하였다. 시편의 고속 변형 중 발생한 하중과 변형량은 각각 로드셀 (load cell)과 리니어 포지션 센서(linear position sensor)를 이용하여 측정하였다.
1에 나타난 바와 같이 낙하 시혐기를제작하여 측정하였다. 시험기의 양측에 가이드 레일을 설치하고 임펙터를 베어링으로 연결하여 시편 상부에 수직으로 충격이 가해지도록 하였다’ 시험기는. 최대 5m/s의 충격속도로 시편을 변형시킬 수 있으며 닉하 질량은 15 ~ 100kg을 사용할 수 있도록 하였다.
최대 5m/s의 충격속도로 시편을 변형시킬 수 있으며 닉하 질량은 15 ~ 100kg을 사용할 수 있도록 하였다. 원하는 변형률 속도에서 시편이 80%이상 압축될 수 있도록 낙하하는 물체의 중량과 초기 높이를 결정하였다. 시편의 고속 변형 중 발생한 하중과 변형량은 각각 로드셀 (load cell)과 리니어 포지션 센서(linear position sensor)를 이용하여 측정하였다.
관하여 연구하였다. 준정적 시험과 변형률 속도 25/s, 60/$의 중고속 변형 시험을 실시하고 EPS 폼의 발포 배율과 압축 변형률에 따른 변형률 속도 효과를 비교 분석하였다. EPS폼은 0.
준정적인 변형거동은 MTS858 시험기를 이용하였으며 고속 변형 거동은 Fig. 1에 나타난 바와 같이 낙하 시혐기를제작하여 측정하였다. 시험기의 양측에 가이드 레일을 설치하고 임펙터를 베어링으로 연결하여 시편 상부에 수직으로 충격이 가해지도록 하였다’ 시험기는.

대상 데이터

시험에 사용된 EPS 폼은 전자제품의 포장용으로 사용되는 것으로써 폼의 밀도에 따른 특성을 측정하기 위하여 30P (37.0kg/m3), 40P(27.8kg/m\ 50P(22.2kg/m3), 60P(l&5kg/m‘)의폼이 시험에 사용되었다 시편의 형상은 단면 50x50mm, 높이 50mm의 블록(block)형태로 제작하였다.

성능/효과

준정적 시험과 변형률 속도 25/s, 60/$의 중고속 변형 시험을 실시하고 EPS 폼의 발포 배율과 압축 변형률에 따른 변형률 속도 효과를 비교 분석하였다. EPS폼은 0.06/&에서 60/s로 변형률 속도가 증가할 경우 주 충격에너지 흡수구간에서 약 1.70배의 강도 증가 효과가 관찰되었다. 변형률 속도의 민감도는 폼의 배율이 작을수록 그리고 변형률이 클수록 증가하는 것으로 나타났다.
7은 밀도가 큰 EPS 폼일수록 변형률 속도 민감도가 크게 나타나는 것을 보여주고 있으며, 밀도에 따른 변형률 속도 경화 효과는 EPP의 micro-inertia 효과로 설명된 바 있다. [3] 즉 밀도가 높은 폼일수록 셀 벽의 관성효과가 크게 나타나게 되며, 이로 인한 강도의 증가가 변형률 속도 경화 효과로 나타나는 것이다. 따라서 EPS 폼의 변형률속도에 따른 구성방정식은 변형률의 증가, 밀도의 증가에 따라 큰 폭으로 증가하는 변형률속도 민감도 특성을 정확하게 표현할 수 있어야 한다.
70배의 강도 증가 효과가 관찰되었다. 변형률 속도의 민감도는 폼의 배율이 작을수록 그리고 변형률이 클수록 증가하는 것으로 나타났다.
0kg/n?의 것으로써 준 정적인 조건과 중고속변형 조건에서 EPS 폼의 응력-변형률 선도를 구하였다. 시험 결과 준정적인 경우에 비하여 고속변형 시 상당한 강도증가가 나타나는 것이 관찰되었다. EPS 폼의 밀도 변화에 대한 정적 및 중고속 압축변형거동을 측정하였으며 특히 변형률 속도 민감도 분석을 통하여 폼의 압축 거동에 대한 변형률속도 효과를 분석하였다.
폼의 발포 배율이 낮을수록, 즉 밀도가 클수록 강도가 커지는 것으로 나타났으며 변형률속도가 0.06/s에서 60/s로 증가할 때 재료의 강도는 변형률 0.4에서 약 1.7배 정도 증가하는 것으로 나타났다. 따라서 폼의 정확한 충격에너지 흡수 능력을 고려하여 포장 구조물을 설계할 시에는 변형률 속도에 따른 재료의 경화효과를 반드시 고려해야 할 것으로 판단된다.

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저자의 다른 논문 :

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표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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