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변형률 게이지 측정원리를 이용한 충격 하중 센서의 개발 및 암석의 동적 압열 인장 실험에 적용
Development of the Strain Measurement-based Impact Force Sensor and Its Application to the Dynamic Brazilian Tension Test of the Rock 원문보기

화약·발파 = Explosives & blasting, v.35 no.3, 2017년, pp.15 - 20  

민경조 (전북대학교 자원.에너지공학과) ,  오세욱 (전북대학교 자원.에너지공학과) ,  (서울대학교 에너지시스템공학부) ,  전석원 (서울대학교 에너지시스템공학부) ,  조상호 (전북대학교 자원.에너지공학과)

초록
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발파 하중에 대한 암석의 동적 응답 특성을 획득하기 위해서는, 내충격 고감도의 충격하중센서가 필요하다. 이러한 충격 하중 센서는 석영(quartz) 하중셀, 압전소자(piezoelectric element), 변형률 게이지를 적용하여 제작되고 있으나, 석영 및 압전소자의 경우 고가이기 때문에, 충격하중가압시험과 같이 압력 센서의 손상이 빈번한 경우에는 제약이 따르게 된다. 본 연구에서는 원통형 압축셀에 변형률 게이지 측정원리를 적용한 내충격 고감도 하중센서를 개발하였다. 개발된 하중 센서는 Nonex Rock Cracker (NRC) 구동 고속충격 하중 장치를 이용한 화강암 동적 압열 인장 실험에 적용하여 동적하중이력의 측정에 적용되었다. 그 결과, NRC 구동 고속충격하중장치는 암석 강도의 중간 변형률 속도 의존성 연구에 적용 가능한 것으로 파악되었다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

In order to obtain the dynamic response behavior of the rock subjected to blasting loading, a shock-proof high sensitivity impact sensor which can measure high frequency dynamic force and strain events should be adopted. Because the impact sensors which uses quartz and piezoelectric element are cost...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 연구에서는 동적반응특성이 우수하며 하중신호의 감쇠가 발생하지 않은 변형율게이지식 센서를 이용한 충격하중센서를 제작하였으며, Nonex Rock Cracker (NRC) 반응구동 고속충격 하중 장치에 장착하여 화강암의 압열인장시료에 작용하는 하중시간이력을 측정하여, 준정적 압열인장강도와 변형률속도를 평가하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
석영 및 압전소자의 특징은? 일반적으로 고주파수 및 충격적인 하중/변형률을 측정하는 내충격 하중센서에는 석영(quartz) 하중셀, 압전소자(piezoelectric element), 변형률게이지 센서가 이용되고 있으며, 석영 및 압전소자는 고속으로 증가하는 하중이력을 측정하는데 적절하지만, 출력 신호 값은 시간이 흐름에 따라 자연적으로 감소하는 현상을 보이므로, 비교적 긴 시간 동안 가압이 되는 준정적 하중시험 등에는 제한될 수 있다 (Matsuo 와 Nakamura, 1980; Osaka 외, 1991). 그중 변형률게이지식 충격하중센서는 동적반응특성이 우수하며, 제작비용이 저렴하다.
일반적으로 고주파수 및 충격적인 하중/변형률을 측정하는 내충격 하중센서에는 무엇이 이용되는가? 일반적으로 고주파수 및 충격적인 하중/변형률을 측정하는 내충격 하중센서에는 석영(quartz) 하중셀, 압전소자(piezoelectric element), 변형률게이지 센서가 이용되고 있으며, 석영 및 압전소자는 고속으로 증가하는 하중이력을 측정하는데 적절하지만, 출력 신호 값은 시간이 흐름에 따라 자연적으로 감소하는 현상을 보이므로, 비교적 긴 시간 동안 가압이 되는 준정적 하중시험 등에는 제한될 수 있다 (Matsuo 와 Nakamura, 1980; Osaka 외, 1991). 그중 변형률게이지식 충격하중센서는 동적반응특성이 우수하며, 제작비용이 저렴하다.
변형률게이지식 충격하중센서의 단점은? 그중 변형률게이지식 충격하중센서는 동적반응특성이 우수하며, 제작비용이 저렴하다. 반면에 센서 제작에 사용되는 재질의 특성 및 형상에 따라서 반응특성이 달라져 특별한 보정작업이 요구되며, 전기적 잡음이 쉽게 발생하는 단점을 가지고 있다.
질의응답 정보가 도움이 되었나요?

참고문헌 (9)

  1. 안중량, 김승곤, 성낙훈, 송영수, 조상호, 2011, 변형률 게이지 측정원리를 이용한 충격하중 측정 센서의 동적 응답 특성에 관한 연구, 화약.발파 (대한화약발파공학회지), Vol. 29, No. 1, pp. 41-47. 

  2. Matsuo, H. and Y. Nakamura, 1980, Experiments on cylindrically converging blast waves in atmospheric air. American Institute of Physics, pp. 47-52. 

  3. Osaka, H., M. Fujita, K. Hanasaki and Y. Fujinaka, 1991, The effect of pressure wave control in the underwater explosive forming. Journal of The Industrial Explosives Society, 52-1, pp. 41-50. 

  4. 김민성, 강형민, 정상선, 정윤영, 박훈, 조상호, 2015, 연속적 폭굉속도 측정 시스템을 이용한 테르밋 반응 혼합물의 연소전파속도 측정에 관한 연구, 화약.발파 (대한화약발파공학회지), Vol. 33, No. 3, pp. 21-28. 

  5. Cho S.H., Nakamura Y., Ogata Y., Mohanty B., Kitayama H. and Kaneko K., 2007, Fracture processes of rocks in dynamic tensile-splitting test, the 1st Canada and U.S. Rock Mechanics Symposium, Vancouver, Canada, pp. 639-645. 

  6. Cho S.H., Mohanty B., Rajeev R., Xia K., and Kaneko K., 2007, Fragmentation mechanism of rock in Split Hopkinson Pressure Bar (SHPB) test, 21st Canadian Congress of Applied Mechanics, Ryerson University, Toronto, Canada, pp. 607-608. 

  7. 조상호, 조슬기, 김승곤, 박 찬, 金子勝比古, 2009, 단계적 충격하중에 의한 암석의 동적손상메커니즘에 관한 실험적 연구, 터널과 지하공간 (한국암반공학회지), Vol. 19, No. 6, pp. 545-557. 

  8. Cho, S. H., Ogata Y., Kaneko K., 2003, Strain-rate dependency of the dynamic tensile strength of rock, International Journal of Rock Mechanics & Mining Sciences, Vol. 40, pp. 763-777. 

  9. Jung, W. J., 2001, Studies on effects of fracture strength characteristics and rock pressure on crack generation of rock during blasting, Ph. D Thesis, Yokohama National University, Japan. 

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