[Vibration Research] 기계식 충격 시험기 종류와 동작 방식(Shock Testing Machines)

 

목차

 

 

 

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기계식 충격 시험기 종류와 동작 방식

 

"Mechanical Shock Machine"은 전자식 진동 시험기와 달리 Closed Loop 제어기를 사용하지 않고 기계적인 구조로 충격을 주는 시험기 입니다. 

 

기계식 충격 시험기의 목적은 미리 정의된 Transient pulse를 시편(DUT)에 가하는 장치 입니다. 

 

펄스의 형태(Shape), 지속 시간(Duration), 크기(Amplitude)는 충격 시험기의 속도와 임팩트의 조절에 의해 결정 됩니다.

 

 

 

 

대형 충격 시험기(LARGER MECHANICAL SHOCK MACHINES)

Shock testing machine for lightweight equipment

Shock testing machine for mediumweight equipment.

 

가볍거나 중간 정도 무게의 시편을 테스트 하기 위한 Light/Medium weight 충격 시험기가 미국 해군에 의해 개발 되었습니다.  위 그림처럼 고정된 테이블 위에 시편(DUT)를 올려 놓고 시계 추 형태의 해머(Pendulum Hammer)를 사용해서 충격을 가합니다. 

 

해당 시험은 MIL-S-910D에서 규정 하였고 무기, 장비, 시스템의 운송을 위한 시험의 요구 조건이었습니다. 플랫폼은 바닦에 배치되지 않고 공중에 배치(Float)하였습니다. 이유는 초기에 배나 채석장에서 통에 넣고 충격이 가해지는 상황을 모사하기 위해서 였습니다. 

 

 

 

 

자유 낙하 충격 시험기(Free-Fall Drop Shock Machines)

Diagram of a free-fall drop shock machine.

 

Drop 충격 시험기를 사용해서 다양한 Classic 펄스를 만들 수 있습니다 펄스 형태는 그림의 Programmer에 따라 결정됩니다. Drop 충격 시험기는 Classical 펄스를 만들기 위해 빠르게 감속할 수 있는 감속기(브레이크)를 사용합니다. 

양 기둥에 테이블을 달고 미리 계산된 높이(파형 크기 결정)까지 올린 후 원하는 파형에 맞춰 Programmer를 배치 후 자유 낙하 시킵니다. 

Programmer 아래는 Reaction Mass라는 파트로 Ground로 진동이 전달되지 않도록 진동을 흡수 해줍니다. 

 

 

 

하프 사인 펄스 생성 과정(Half Sine Pulse Generation)

 

하프 사인 펄스 생성을 위해 프로그래머를 탄성채를 사용해야 하는 데 빠른 이해를 돕기 위해 스프링을 사용하는 것으로 가정 하겠습니다. 

 

 

초기 가속도는 -1g 인데 이는 중력에 의해 발생한 값임

 

1. 시편을 테이블에 고정 후 미리 계산된 높이에 배치 후 낙하

2. 테이블이 Programmer에 닿는 지점부터 속도 감소

3. 스프링이 압축되서 최대 지점에서 속도는 0이 됨

4. 속도가 0이 되는 지점 이후 스프링이 반대로 밀어 내는 힘을 주기 시작

5. 반대 방향으로 속도 발생, 가속도 감쇠 시작

 

 

"Pulse의 지속 시간은 Programmer의 강도(Hardness)와 관련 있습니다. 부드러운(Soft) 재질일 수록 Pulse Duration은 길어 집니다."

Programmer의 Hardness는 Durometer로 측정 가능 합니다. 

 

 

 

톱니 펄스 제작(Terminal Peak Pulse Generation)

톱니 펄스는 납으로 된 꼭깔 모양의 Programmer를 통해 만들어 냅니다. 그 외 조건은 앞서 하프 사인 펄스 제작과 동일 합니다.