UTM / S-S curve

재료의 기계적 특성 (인장 시험)

UTM은 고분자 재료의 가장 기본적인 기계적 특성인 탄성변형률, 강도, 변형률 등을 전반적으로 측정할 수 있는 장치이다. 힘의 유형을 다양하게 주어 인장, 압축, 굴곡, 전단 등을 시험할 수 있는 시험기이다. 일정한 시간과 힘, 일정한 방향으로 시편에 일을 가할 때 발생하는 하중을 측정하는 것으로 인장, 압축, 굽힘 등의 힘을 시편에 가했을 때 변형이 일어날 때의 하중 값을 측정한다.

 

UTM

 

 

인장시험의 경우 시편의 양 끝에 인장 시험 용 Jig를 설치한 후 규격에 맞는 시편을 이용하여 측정한다. 시편의 특성 및 가해지는 힘에 따라 변형 혹은 파단이 일어나게 되는데 이를 각각 인장 변형률과 인장 강도라고 한다.

 

- 인장 변형률: 시편의 초기 길이에 대한 변화량(가해진 힘에 의해 변형된 시편의 길이)의 비로 나타낸다.

- 인장 강도: 변형 혹은 파단이 일어날 때의 힘을 변형이 일어나기전 시편의 단면적으로 나눈 값으로 표시한다.

 

s-s curve

A: 훅의 법칙을 따르는 완전 탄성 거동을 보이는 구간으로 하중을 제거할 경우 원래의 형상으로 돌아온다. 이 구간을 완전 탄성 영역으로 정의한다. 기울기를 초기 탄성계수로 정의하며 일반적으로 고체 재료에 힘을 가했을 때 변형하는 정도에 대한 Young's modulus(곡선의 초기 기울기로 고체의 강성을 측정하는 역학적 특성으로 응력과 변형률 사이의 탄성계수로 정의)라고 한다.

 

B: 소성 변형이 일어나는 지점으로 B를 지나면 하중을 제거해도 원래대로 돌아오지 못하는 영구 변형이 형성된다. 이때의 지점을 항복점으로 표현한다.

 

C: 시편의 응력이 가장 큰 지점으로 재료의 세기를 나타낸다. 인장시 견뎌내는 최대 하중을 재료의 단면적으로 나눈 값으로 극한 강도로 정의한다.

 

B-C: 변형에 많은 응력이 필요한 구간으로 Strain Hardening 구간으로 정의한다.

 

C 이후: 시편이 파단하기 전까지 응력 변형률 그래프가 감소하는 구간이 확인되는데 이는 시편의 단면적이 급감하며 Necking 현상이 일어나는 구간이다.

 

D: 이 지점에서의 응력을 파단 응력이라고 한다. 파단이 일어날 때까지의 변형률은 %Elongation으로 정의한다.