고감도 저항 스트레인 게이지는 축 압축 시험 중에 배포되어 두 가지 특정 실시간 변형 매개변수인 종방향 압축 변형률과 횡방향 팽창 변형률을 포착합니다. 스테인리스 스틸 튜브의 외부 표면에 직접 부착된 이 센서는 하중 하에서 콘크리트 코어를 구속할 때 튜브가 물리적으로 어떻게 변형되는지 결정하는 데 필요한 원시 데이터를 제공합니다.
종방향 및 횡방향 변형률의 동시 모니터링은 단순히 변형을 측정하는 것이 아니라, 구속 계수를 계산하고 다양한 하중 단계에 걸쳐 재료의 푸아송 비의 진화를 추적하는 기본적인 방법입니다.
측정의 역학
강철 튜브와 경량 골재 콘크리트 간의 상호 작용을 이해하려면 작용하는 특정 방향력을 분리해야 합니다.
종방향 압축 변형률
이 매개변수는 적용된 하중 축을 따라 스테인리스 스틸 튜브의 단축을 측정합니다.
시험기가 수직 압력을 가하면 게이지는 튜브가 얼마나 압축되는지 기록합니다. 이 데이터는 강철 쉘의 변형과 콘크리트 코어의 압축을 일치시키는 데 중요합니다.
횡방향 팽창 변형률
동시에 게이지는 튜브의 바깥쪽 팽창, 즉 "팽창"을 모니터링합니다.
이 측정값은 구속력의 직접적인 지표입니다. 콘크리트 코어가 압력 하에서 바깥쪽으로 팽창하려고 하면 강철 튜브가 이 팽창에 저항하여 기둥의 구조적 무결성을 향상시키는 구속 효과를 생성합니다.
스트레인 데이터에서 가치 도출
원시 스트레인 데이터를 수집하는 것이 첫 번째 단계이며, 더 깊은 공학적 가치는 이 두 매개변수가 복합 재료의 거동에 대해 무엇을 드러내는가에 있습니다.
구속 계수 계산
튜브로 구속된 콘크리트 기둥의 효율성은 구속 계수에 따라 달라집니다.
연구원들은 이 계수를 계산하기 위해 횡방향 및 종방향 변화에 대한 실시간 데이터를 사용합니다. 이는 시험 중 언제든지 강철 튜브가 코어 콘크리트에 제공하는 지지력을 정확하게 정량화합니다.
푸아송 비 진화 추적
푸아송 비로 알려진 횡방향 팽창과 종방향 압축 간의 관계는 이러한 재료에서 정적이지 않습니다.
고감도 게이지를 사용하면 재료가 항복함에 따라 이 비율의 변화를 관찰할 수 있습니다. 재료가 약 0.3의 비율을 갖는 탄성 단계에서 0.3에서 0.7 범위로 크게 증가하는 비율을 갖는 탄소성 단계로 전환되는 것을 추적할 수 있습니다.
시험 맥락 이해
스트레인 게이지는 실험을 위한 "눈"을 제공하지만, 데이터의 유효성은 하중이 어떻게 가해지는지에 크게 좌우됩니다.
하중 제어의 역할
스트레인 게이지는 정확한 입력에 응답해야 합니다. 마이크로컴퓨터 제어 전기 유압 서보 압력 시험기가 하중 속도를 관리하는 데 사용됩니다.
이 기계는 처음에 일정한 하중 속도를 보장하며, 이는 정확한 탄성 단계 판독에 필수적입니다. 이 안정성이 없으면 스트레인 게이지 데이터가 불규칙해져 초기 푸아송 비의 잘못된 계산으로 이어질 수 있습니다.
변위 제어의 필요성
시편이 항복하면 시험기는 고정밀 변위 제어로 전환됩니다.
이 전환을 통해 스트레인 게이지는 응력 재분배 과정과 잔류 지지력을 포착할 수 있습니다. 이 단계에서 하중 제어에만 의존하면 스트레인 게이지가 충분한 해상도로 포착하지 못할 수 있는 빠른 파손이 발생할 수 있습니다.
분석을 위한 올바른 선택
구속 콘크리트 시험의 데이터를 분석할 때 스트레인 게이지 판독값에 대한 해석은 특정 공학적 목표에 따라 달라져야 합니다.
- 탄성 한계에 대한 주요 초점: 푸아송 비가 약 0.3으로 안정되는 것에 집중하여 복합 재료의 선형 거동을 확인하십시오.
- 파괴 역학에 대한 주요 초점: 횡방향 변형률과 종방향 변형률(푸아송 비 0.3–0.7)의 급격한 증가를 분석하여 탄소성 용량과 튜브가 제공하는 최대 구속을 이해하십시오.
정확한 스트레인 모니터링은 스테인리스 스틸 쉘과 콘크리트 코어 간의 동적 상호 작용을 효과적으로 매핑하는 유일한 방법입니다.
요약 표:
| 매개변수 | 방향 | 목적 | 푸아송 비 범위 |
|---|---|---|---|
| 종방향 압축 변형률 | 축(수직) | 하중 하에서의 단축 측정 | 0.3 (탄성 단계) |
| 횡방향 팽창 변형률 | 방사형(수평) | 바깥쪽 팽창/구속 측정 | 0.3 - 0.7 (탄소성) |
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참고문헌
- Ruiqing Zhu, Haitao Chen. A Study of the Performance of Short-Column Aggregate Concrete in Rectangular Stainless Steel Pipes under Axial Compression. DOI: 10.3390/buildings14030704
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