FATIGUEㆍ
DURABILITY
Application Engineering
고속인장시험
차량 충돌성능을 평가하고 이를 향상시키기 위해서는 소재 단위에서의 동적특성 분석이 필요하며, 부품 설계를 위해서는 실제 부품에 가해지는 충돌속도와 동일한 수준으로 소재거동을 분석할 필요가 있습니다. 현대제철은 개발 소재의 고속인장 특성을 분석하기 위해 시험 장비 및 평가시스템을 구축하여 DB를 운영하고 있습니다. 고속인장 시험은 유압을 이용한 Slackrod 의 고속하중전달을 통해 이루어집니다. 하중 데이터는 Load cell을 통해 수집하고 변위 데이터는 고속카메라 DIC 시스템을 이용한 이미지촬영을 통해 수집합니다. 이후 변형량 분석 소프트웨어를 통한 후처리를 거쳐 최종 데이터를 획득합니다.



연성파단과 응력상태 변수
재료의 파단은 공극의 성장과 병합과정으로 설명되며, 응력-변형률의 관계와 연계되어 데미지라는 개념으로 표현될 수 있습니다. 파단특성을 정량화하기 위해 연성파단이론에 기반한 다양한 응력상태 변수들이 도입되었으며, 이를 시험적으로 평가하기 위해 국부파단변형률을 평가합니다.


변형모드별 파단시험편

| Fracture Mode | Stress Triaxiality | Lode Parameter |
|---|---|---|
| Uniaxial Tension | 1/3 | -1 |
| Pure Shear | 0 | 0 |
| Torsion | 0 | 0 |
| Uniaxial Compression | -1/3 | 1 |
| Plane Strain (+) | 1/√3 | 0 |
| Plane Strain (-) | -1/√3 | 0 |
| Biaxial Tension | 2/3 | 1 |
| Biaxial Compression | -2/3 | -1 |
파단특성 평가
충돌시 발생되는 파단특성을 분석하고 해석적으로 모사하기 위해서는 다양한 변형모드에 대한 파단거동을 분석할 필요가 있으며, 이를 해석적으로 구현하기 위한 재료모델 구성 및 검증 과정이 필요합니다. 최근 LS-DYNA 충돌해석 프로그램을 통해 자주 사용되고 있는 GISSMO 모델을 기반으로 당사에서 제안하고 있는 파단평가 방법 및 해석 검증 프로세스를 통해 개발 소재의 파단물성을 제공하고 있습니다. 재료의 파단은 공극의 성장과 병합과정으로 설명되며, 응력-변형률의 관계와 연계되어 데미지라는 개념으로 표현될 수 있습니다. 파단특성을 정량화하기 위해 연성파단이론에 기반한 다양한 응력상태 변수들이 도입되었으며, 이를 시험적으로 평가하기 위해 국부파단변형률을 평가합니다.


V-굽힘시험
VDA238-100 TR(Tight Radius Bend Test)은 독일 자동차 산업 협회(Verband Der Automobil industrie) 에서 제공하는 굽힘시험 방법입니다. 축하중하의 소재 변형거동 및 충돌 부품의 성능을 소재단위에서 정량적 지표로 나타내며, 실차 충돌시 파단 발생이 높은 고취성 재료(TS 1G급 이상)를 중심으로 평가되고 있습니다.


굽힘 시험 비교 - ISO 7438 & VDA 238-100
| 구분 | ISO 7438 – “Roll Bending” | VDA238-100 – “V Bending” |
|---|---|---|
| 시험법 | ![]() | ![]() |
| 각계산 | ![]() | ![]() |
| 비고 |
|
|
낙하충격시험
차량에 적용되는 충돌부재(범퍼, 프론트 사이드 멤버, 센터 필러 등)는 충돌하중 작용시 다양한 변형상태에 놓이게 되며, 충돌에너지를 흡수하기 위한 목적으로 설계됩니다. 이러한 부품들은 압괴나 굽힘하중이 주로 작용하고, 부품의 단면 형상에 의해 충돌성능이 결정됩니다. 따라서 부품에 작용하는 충돌량을 모사할 수 있는 시험이 필요하고, 주로 낙하에 의한 충격시험으로 그 특성을 평가합니다.


수직 낙하 고속충돌시험
수직 낙하 고속충돌시험은 차량 충돌 범위의 고속 강체를 소재 및 부품에 자유낙하시켜 물리적 거동 및 특성을 분석하는 시험입니다.

모자형 시험편

<모자형 시편의 예>

압괴시험


굽힘시험

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|---|---|---|
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