지속 가능한 건축 자재로서 목재에 대한 관심이 증가함에 따라 퀸즐랜드 대학교 토목 공학과 및 관련 구조 연구소에서 새롭고 혁신적인 유형의 구조를 개발했습니다. 섬유 강화 폴리머(FRP)의 얇은 레이어는 목재 베니어 또는 패널과 결합되어 가볍고 시공하기 쉬운 고성능 구조 부재를 만듭니다. 이 새로운 복합재는 하이브리드 FRP 목재(HFT) 얇은 벽 구조로 명명되었습니다. 그리고 이러한 보의 구조적 특성을 조사하기 위해 제작된 일련의 보 시편에 4점 굽힘 테스트를 수행했습니다. 접촉식 및 비접촉식 시스템을 함께 사용하여 테스트 중에 스트레인 및 변위를 정확하게 측정했습니다.
HFT 보에 4점 굽힘 테스트를 수행했습니다. 주요 테스트 목표는 굽힘 상태에서 이러한 보의 굽힘 용량, 구조적 특성 및 파손 방식을 찾는 것이었습니다. 응력이 가장 높은 영역에 초점을 맞추기 위해 3D 디지털 이미지 상관 관계 시스템을 사용하였으며 전체 필드 데이터와 3D 측정이 매우 중요하다고 판명되었습니다. 완전한 3D 데이터 세트가 필요하지 않은 보의 관심 영역에서 기존 1D 스트레인 게이지와 선형 전위차계를 사용해 원하는 측정을 캡처했습니다.
변위 제어에 대학의 UTM을 사용하여 HFT 보 시편에서 적절한 하중을 유도했습니다. 모든 보의 주요 지점에서 측정값을 완전하고 정확하게 수집하기 위해 앞에서 설명한 대로 여러 장치가 사용되었습니다. 위 그림에서 스트레인 게이지는 보의 상단 및 하단 플랜지에 부착되었습니다. 하중 방향에서 보 변위를 포착하기 위해 선형 전위차계도 하단 플랜지에 부착되었습니다. 마지막으로 3D DIC 시스템의 스테레오 카메라를 수평으로 장착하여 보의 전면 웹에 대한 전체 필드 변위 및 스트레인 분포를 측정했습니다. 이는 테스트에서 가장 중요한 분석 영역입니다.
이 시스템 구성은 서로 다르지만 결국은 똑같은 두 가지 방식에서 매우 효율적이었습니다. 데이터 요구 사항 관점에서 스트레인 게이지와 전위차계는 표적 지점 데이터가 충분한 시편 영역에서 사용되었으며, 전체 필드(연속) DIC 데이터는 이방성 및/또는 면외 범위가 가능한 영역에서 활용되었습니다. 이 경우 접촉식 장치는 카메라의 시야를 벗어난 모든 영역에서도 유용했습니다. 전체 테스트 시점을 따지자면 웹 영역에서 스트레인 게이지 대신 DIC를 사용하면 테스트 설정 중에 상당한 시간이 절약되었습니다. DIC의 전체 필드 기능을 활용하면 동일한 시야에 여러 스트레인 게이지를 부착하는 것보다 항상 더 빠르게 설정할 수 있습니다.
다중 측정 시스템의 이점 중 활용도가 낮은 이점은 인접한 중복 데이터 영역입니다. 이 시나리오에서 상단 및 하단 스트레인 게이지 데이터를 상단 및 하단 웹 영역 DIC 데이터와 비교하여 섬유 강화 폴리머(FRP) 외부 레이어의 응력 연속성을 조사했습니다. DIC의 면외 변위 데이터 역시 전위차계의 중복 변위 데이터와 비교했습니다. 테스트 결과를 검증하기 위해 인접하고 중복된 데이터를 사용하면 할수록 최종 분석에 대한 신뢰도가 증가합니다.
1 '하이브리드 FRP 목재(HFT) 얇은 벽 구조'라고 하는 이 새로운 유형의 구조에 대한 자세한 내용은 Fernando외에 의해 2017년 12월 15일에 처음 게시된 '하이브리드 섬유 강화 폴리머 목재 얇은 벽 구조 부재' 저널 기사를 읽어보십시오. 이 특정 사례 연구에 대한 추가로 공헌한 사람은 Weiqi Cui 박사 후보와 수석 과학 책임자 Chris Russ입니다.
