초탄성 고무의 준정적-동적 물성평가를 위한 구형 압입법
Evaluation of Quasi-static and Dynamic Material Properties of Hyperelastic Rubber by Spherical Indentation
초록/요약
구형 압입자를 이용한 압입시험법은 기존의 시험법들이 적용되기 어려운 부위의 재료 물성치를 빠르고 간단하게 파악할 수 있는 시험법이다. 또한 별도의 시편을 준비하는 과정 없이 현재 사용되고 있는 제품을 바로 시편 으로 사용할 수 있으며 인장시험이나 압축시험과 달리 시편이 파괴되거나 변형되지 않는 장점이 있다. 이에 본 연구에서는 초탄성 고무재료의 구형 압입시험을 통한 물성 평가를 시도하였다. 우선 고무 구성방정식인 Yeoh-모델을 이용했고 실생활 에 사용되는 고무의 인장시험을 통해 고무의 물성범위를 선정했다. 압입 하중-변위 곡선을 변형에너지밀도-주신장률의 곡선으로 사상하는 무차원 사상함수를 선정했다. 고무 물성범위에 대한 C1, C2, C3를 3중 회귀를 통해 무차원 사상함수를 구축하였고 고무 압입시험기를 제작해 고무재료의 인장 물성치와 압입물성치를 비교하였으며 압입물성평가법의 타당성을 검증했다. 인장 진변형률속도와 압입 진변형률속도가 같기 위한 일정 변형률속도 구현 했다. 이를 통해 변형률속도를 고려한 동적 고무 물성평가 압입이론을 제시 했다.
more초록/요약
An instrumented spherical indentation test is a well-directed method to measure material properties. It can be tested with the product itself rather than with a standard specimen. This new spherical indentation approach produces the rubber material properties in a manner more effective than the common uniaxial tensile / compression tests. Therefore in this paper we aims to obtain the properties of hyper-rubber material by indentation. First we adopt the constitution equation of rubber named Yeoh-model, and select the appropriate range of properties for commercial rubbers by tensile tests. We then select non-dimensional functions mapping load-displacement curve to strain energy density-first invariant curve. we establish the non-dimensional mapping functions about C1, C2, C3 by triple regression. Comparing the tensile and indentation properties, we validate the evaluation method of rubber by indentation. We consider identical true strain rate for both tensile and indentation tests. We suggest a method for acquiring dynamic rubber properties considering strain rate by indentation.
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