고 안정성, 고 분해능의 용량형 변위계 제작 및 변위계를 이용한 예비시험

Abstract

시험편의 기계적 물성치를 측정할 때 변위계의 안정성은 매우 중요한 요소이다. 선행 연구자가 제작한 용량형 변위계의 경우 안정성 부분에서 문제가 발생하였다. 따라서 안성정이 높은 용량형 변위계를 제작할 필요성이 제기되었다. 따라서 본 연구자는 개선된 용량형 변위계를 제작하고 변위계의 안정성과 반복성을 확인하는 실험을 하였다. 이 변위계는 동전형 타입의 시험기에 장착되어 사용되는 것으로 시험기는 250gf의 로드셀, 로렌츠 포스에 의해 구동되는 자석과 보빈코일(Actuator), 그리고 보빈코일의 좌우 움직임을 방지하고 상하로만 구동되도록 고정하는 지지스프링으로 이루어져 있다. 변위계의 안정성과 반복성은 인장시험과 피로시험을 통해 확인 하였다. 인장시험 동안 변위계의 안정성과 반복성은 제하 탄성선을 얻어 확인하였고, 피로시험에서의 변위계의 안정성과 반복성은 시험 초, 중 종반의 응력-변형률 곡선을 얻어 확인하였다. 시험에 사용되는 ‘dog bone’ 형태의 시험편을 응력집중계수가 1에 가깝도록 설계하고 ABAQUS 해석을 통해 실제 응력집중계수를 확인하였다. 이 시험편 제작에 사용된 박막은 화학적 증착 방식(CVD)에 의해 제작된 두께가 12 μm인 구리 박막이다. 또한 박막 시험편을 시험기에 체결할 때 정렬(Alignment)을 잘 일치시킬 수 있는 시험편 체결 방법도 제안하였다.