탄젠트 계수

재료 과학 및 엔지니어링 분야에서 재료가 응력에 어떻게 반응하는지를 이해하는 것은 안전, 성능 및 수명을 보장하는 데 필수적입니다. 이러한 거동을 특성화하는 데 사용되는 주요 매개변수 중 하나는 탄젠트 계수입니다.

탄젠트 계수는 특정 지점에서의 응력-변형률 곡선의 기울기로, 일반적으로 비례 한계를 초과하지만 재료가 파손되기 전의 기울기입니다. 탄성 계 수 또는 영 계수로 알려진 초기 기울기와 달리 탄젠트 계수는 재료가 항복하거나 소성 변형을 겪기 시작한 후 재료의 강성을 반영합니다. 따라서 탄성 영역 이후 특성이 크게 변하는 재료를 분석할 때 특히 유용합니다.

탄젠트 계수는 종종 응력-변형률 곡선의 원점에서 곡선의 특정 지점까지의 직선의 기울기를 측정하여 정확한 지점이 아닌 범위의 평균 강성을 제공하는 세컨트 계수와 비교됩니다. 엔지니어는 이러한 모듈 간의 차이점을 이해하면 서비스 조건에서 성능을 평가하는 데 가장 적합한 방법을 선택할 수 있습니다.

탄젠트, 세컨트, 탄성 계수 영역을 명확하게 보여주는 응력-변형률 다이어그램은 엔지니어가 이러한 차이를 시각화하고 설계 계산에 적합한 파라미터를 선택하는 데 도움이 됩니다.

탄젠트 계수 대 세컨트 계수

둘 다 강성을 설명하지만 계산 방법은 다릅니다:

• 탄젠트 계수는 특정 지점에서 응력-변형률 곡선의 기울기에 의해 결정되며, 순간 강성을 제공하며 특히 재료가 항복한 후 유용합니다.
• 세컨트 계수는 원점과 선택한 지점 사이의 기울기로, 해당 간격에 대한 평균 강성을 제공합니다.

탄젠트 계수는 동작의 작은 변화에 더 민감하며 자세한 검증에 적합하지만, 세컨트 계 수는 빠른 비교와 분류에 자주 사용됩니다.

탄젠트 모듈러스와 탄성 모듈러스 비교

탄성 계수는 종종 영 계수라고 불리며, 변형이 가역적인 순수 탄성 영역에서 곡선의 기울기를 나타냅니다. 이상적인 조건에서 주어진 재료에 대해 일정합니다. 탄젠트 계수는 곡선을 따라 변화하며 일반적으로 재료가 소성 변형에 들어가면 감소합니다.

실제로 탄성 계수는 초기 설계에 중요하지만 탄젠트 계수는 항복점에 근접하거나 초과하는 하중 하에서 성능을 평가하는 데 중요합니다.

탄젠트 탄성률 측정 기술

탄젠트 계수는 인장 또는 압축 테스트 중에 측정하며, 샘플에 지속적으로 증가하는 하중을 가하고 변형을 기록합니다. 재료가 탄성 한계를 통과하면 고해상도 측정이 필수적입니다.

일반적인 절차:

• 범용 시험기를 사용하여 제어된 속도로 하중을 가합니다.
• 응력 및 변형률 데이터를 지속적으로 기록합니다.
• 곡선 맞춤 또는 미분 계산을 사용하여 지정된 변형률 수준에서 기울기를 결정합니다.

고급 디지털 시스템은 탄젠트 계수를 자동으로 계산하여 작업자의 주관성을 줄일 수 있습니다.

사용되는 장비 및 기술

정확한 결과는 VFG와 같은 고해상도 힘 게이지와 결합된 Mecmesin OmniTest 및 MultiTest-dV와 같은 정밀 시스템에 따라 달라집니다. 스트레인은 신장계 또는 변위 변환기로 측정합니다.

고정 장치와 그립은 미끄러짐이나 원치 않는 변형을 방지해야 합니다. 일반적인 솔루션으로는 웨지 그립, 공압 클램프, 클립온 신장계 등이 있습니다. 환경 챔버를 사용하여 온도와 습도를 제어하여 실제와 같은 서비스 상태를 테스트할 수 있습니다.

엔지니어링 및 제조 용도

탄성률 테스트는 예를 들어 재료가 탄성 범위 근처 또는 그 이상으로 작동하는 분야에서 설계 검증 및 공정 제어를 지원합니다:

• 자동차: 자동차: 주기적인 하중을 받는 섀시 구성 요소 평가.
• 항공우주: 미세 균열이 시작된 후 복합 라미네이트 평가.
• 건설: 고하중 하에서 강철 보강재의 강성 결정.

제조 분야에서 탄젠트 계 수 데이터는 판금의 성형 한계를 알려주어 균열 없이 부품을 성형할 수 있도록 보장합니다.

예시적인 예

• 브리지 케이블 어셈블리: 탄젠트 계수 테스트 결과 특정 하중 주기 후에 강성이 감소하여 설계를 수정해야 했습니다.
• 사출 성형 폴리머: 다양한 냉각 속도에서 테스트한 결과 강성 유지를 개선하기 위해 공정을 최적화하는 데 도움이 되었습니다.

온도 및 기계적 특성

온도는 탄젠트 계수에 큰 영향을 미칠 수 있습니다:

• 금속: 온도가 상승함에 따라 강성이 점진적으로 감소하며, 종종 항복 강도가 감소합니다.
• 폴리머: 유리 전이 온도 이상으로 급격히 떨어지며 연성은 증가하지만 하중 지지력은 감소합니다.
• 복합재: 섬유-매트릭스 상호작용에 따라 다양한 반응을 보이며, 때로는 한 하중 방향이 다른 하중 방향보다 더 큰 변화를 보이기도 합니다.

통제된 환경 조건에서 테스트하면 실제 성능을 반영하는 결과를 얻을 수 있습니다.

탄젠트 모듈러스 테스트에 일반적으로 참조되는 표준은 다음과 같습니다:

• ASTM E111 - 영 계수, 탄젠트 계수 및 코드 계수에 대한 표준 테스트 방법.
• ISO 527 - 플라스틱: 인장 특성 측정.
• ASTM D3039 - 폴리머 매트릭스 복합 재료의 인장 특성.

이러한 표준을 준수하면 품질 보증, 제품 검증 및 규제 제출을 위해 일관성 있고 비교 가능하며 인정되는 데이터를 확보할 수 있습니다.

멕메신은 신뢰할 수 있고 반복 가능한 탄젠트 모듈러스 측정을 위한 정밀 테스트 시스템을 설계합니다. 옴니테스트 및 멀티테스트-dV 장비는 제어된 로딩과 고해상도 데이터 캡처를 제공합니다. 고급 신장계는 정확한 변형률 측정을 보장합니다.

VectorPro MT 소프트웨어 제품군은 ASTM 및 ISO 방법을 준수하여 기록된 데이터에서 탄젠트 계수를 자동으로 계산합니다. 이를 통해 엔지니어는 감사 및 보고를 위한 완전한 추적성을 통해 결과 처리보다는 결과 해석에 집중할 수 있습니다.

Mecmesin의 기술 팀은 맞춤형 설정 조언, 운영자 교육 및 애플리케이션별 설비를 제공하여 테스트 프로세스가 첫날부터 정확하고 표준을 준수하는 결과를 제공하도록 보장합니다.

탄젠트 모듈러스 테스트 요구 사항을 논의하려면Mecmesin의 전문가와 상담 하십시오. 저희 팀이 올바른 장비를 선택하고, 정확한 측정 방법을 구성하고, 결과를 품질 관리 프로세스에 통합할 수 있도록 도와드립니다.