스트레인이란 무엇일까요 ?

스트레인은 재료의 변형률 측정을 설명할 때 사용됩니다. 측정에 사용되는 재료는 늘어나거나(당겨지거나) 수축할(압축할) 수 있어 다음과 같은 요인에 따라 변형될 수 있습니다.:

  • 적용된 외부 힘의 효과(기계적 변형)

  • 열기와 냉기의 영향(열적 변형)

  • 주조 부품의 비균일 냉각, 단조 또는 용접에서 생기는 내부 힘(잔류 변형)

 

스트레인을 왜 측정할까요? 

가장 흔한 이유는 재료가 받는 응력의 수준을 알기 위해서 입니다. 이것을  실험적 응력 분석(Experimental Stress Analysis 라고 부르는데, 재료의 스트레인(변형) 측정치로 기계적 응력의 절댓값과 방향을 판단하여 훅 법칙(Hooke’s Law) 에 따라 계산합니다. 훅 법칙은 특정 재료의 탄성 또는 영률 E[N/mm2]을 사용하여 재료의 응력 σ[N/mm2]와 변형의 정비례 ε[m/m]를 계산합니다.

σ = ε⋅E

 

스트레인은 어떻게 측정할까요?

스트레인을 측정하는 방법을 이해하기 위해서는 먼저 스트레인이 재료에 미치는 영향을 알아야 합니다. 스트레인이 없는 표본의 기본 길이는 lo입니다. 스트레인 ε이 물체에 가해질 경우 그 길이는 아래의 관계에 따라 일정량 Δl만큼 변하게 됩니다.:

따라서 스트레인은 최초 길이를 기준으로 재료의 길이 변화를 나타내는 차원값입니다. 길이 변화는 대체로 매우 작기 때문에 SI 시스템의 표준 분수 접두어가 사용됩니다. 변형의 경우 일반적으로 미터당 마이크로미터(μm/m = 10-6 m/m = ppm)가 사용됩니다.

스트레인 측정에 사용할 수 있는 게이지와 센서에는 몇가지 종류가 있습니다. HBM에서는 가장 흔히 사용되는 전기적 스트레인 게이지(Electrical strain gauges) 와 옵티컬 스트레인 센서(Optical strain sensors) 를 제공합니다.

스트레인 측정 기술: 전기적 혹은 옵티컬?

아래의 표에서 전기 또는 옵티컬 스트레인 게이지로 측정할 때 알아야 할 것들(예; 기본 정보, 설치 절차, 실수를 피하는 법, 정확한 스트레인 게이지 고르는 법)을 확인해보세요.

 

전기적 스트레인 게이지

옵티컬 스트레인 센서

변형 측정 시 가장 흔히 사용되는 기기가 전기적 스트레인 게이지입니다. 이것을 일반 스트레인 게이지 또는 포일 스트레인 게이지라고도 합니다. HBM은 품질과 성능이 입증된 이러한 센서를 68년 이상 제공해왔습니다.

광섬유 스트레인 센서도 HBM이 제공하는 중요한 솔루션 중 하나입니다. HBM은 높은 표준을 맞추기 위해 HBM FiberSensing을 통해 FBG(Fiber Bragg Grating: 광섬유 브래그 격자) 기술에 기반한 옵티컬 센서를 제공하고 있습니다.

스트레인 게이지는 주로 실험적 스트레스 분석 (ESA), 내구성 테스트, 그리고 센서 제조 에 사용됩니다.                                                                      

옵티컬 센서는 장거리 전송이 많이 이루어지는 구조 모니터링 과 변형 및 피로 한계가 높은 재료테스트에 흔히 사용됩니다.

HBM의 일반 스트레인 게이지는 각종 변형 측정 어플리케이션별로 광범위하게 구성되어 있습니다. 2000종 이상의 선형 스트레인 게이지와 로제트가 제공됩니다.

광섬유 하나로 다양한 센서(서로 다른 측정량)를 복잡한 감지 네트워크로 연결할 수 있습니다. 바로 설치할 수 있는 센서 체인이 구성 가능한 버전으로 제공되는 HBM의 옵티컬 스트레인 센서는 서로 다른 재료, 구조 및 구성부품에 접착, 스폿 용접, 부착 또는 직접 주조할 수 있습니다.

 

 


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