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수아 전
5 years ago
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1 5. 진동 / 충격시험방법및국제규격 Pt 3, 1 진동시험방법및국제규격 진동시험의종류 - Development Test 제품 (Equipment) 및소재의특성파악, 설계및제조상의결함파악. - Qualification Test 예상되는혹은요구되는사용환경에서제품의정상적작동여부평가. - Acceptance Test 제조기술또는재료의질적수준을유지하기위하여생산품목에적용하는시험. - Screening Test 제품의사용수명동안고장발생방지를목적, 초기고장을유발시키는시험. - Statistical reliability test 제품에대한신뢰성분석 (MTTF, MTBF). - Reliability growth test Prototype 또는초기생산품목에적용, 결함발견시설계변경을목적. Pt 3, 2

2 진동시험의종류 - Development Test 제품 (Equipment) 및소재의특성파악, 설계및제조상의결함파악. - Qualification Test 예상되는혹은요구되는사용환경에서제품의정상적작동여부평가. - Acceptance Test 제조기술또는재료의질적수준을유지하기위하여생산품목에적용하는시험. - Screening Test 제품의사용수명동안고장발생방지를목적, 초기고장을유발시키는시험. - Statistical reliability test 제품에대한신뢰성분석 (MTTF, MTBF). - Reliability growth test Prototype 또는초기생산품목에적용, 결함발견시설계변경을목적. Pt 3, 3 Qualification Test ( 보증시험 ) - 예상되는또는요구되는사용환경에서제품의정상적작동여부평가, 주로사용자및공급자사이의계약에의하여시험규격이정해진다. ( 예 : MIL-STD-810F, ISO, IEC, JIS, KS, etc.) - 시험조건이예상되는사용환경의기본특성을잘나타낼수있어야한다. - 시험레벨 (test level) 과시험시간 (test duration) 은시험규격에서다소변경될수있다. (Tailorable) Pt 3, 4

3 Functional Test ( 기능시험 ) - Environmental life cycle 중에서가장가혹한진동조건에서시험. (MIL-STD-810F) - 시험레벨 : 최대 service level (= Functional level), - 시험시간 : 내구시험전후 30분씩 ( 한축당 ) Endurance Test ( 내구시험 ) - 전체 life cycle을대표 (accelerated test) ( 과거에는주로 functional level 보다매우높게설정, 한축당1시간시험 ) - 시험레벨 : 일반적으로최대 service level - 시험시간 : 등가시험시간 (Equivalent test time) 계산 (e.g., Miner s Rule) ( 작동중에일어날수있는최대진동레벨을넘지않도록하며, 또한 Platform에완전히고정되는제품에한하여 Miner s Rule을적용.) Pt 3, 5 Miner s Rule (ref: DEF STAN 00-35) t 1 t 2 S 1 2 = t1 S2 = 측정된 ( 특정한 ) 진동수준에서의작동시간 = 진동시험시의시험레벨 (Test level) 에서의시험시간 t S 1 = 측정된진동스펙트럼의 RMS 값 S 2 = 진동시험시의진동스펙트럼의 RMS 값 n = 재질의 S/N 커브의기울기 (slope). 일반적으로 5 (For metallic materials, i.e., steels, Al alloys, etc.) S 값으로 PSD (Power Spectral Density, g 2 /Hz) 사용시의일반적인값은 2.5 참고 ) MIL-STD-810 n 4 6 S 1 2 S 1 Random: t2 = t1, S( g Hz) Sinusoidal : t2 = t1, S( g) S2 S2 Pt 3, 6

4 Miner s Rule 적용예 : 타이어차량에장착된제품 (materiel) 의경우실측값으로부터시험시간계산 Terrain Speed (mph) Severity Index Duration (%) t 1 (Actual) Time t 2 (Equivalent) Pavé Pavé Rough road Cross Country Main road Main road Main road < < 0.01 Totals: Test level을 Severity index 1.0의조건으로설정한경우, 4.82분의시험은실제차량진동의 60분에해당한다. - Severity index 는측정된최대 overall g RMS ( 이예제에서는첫번째에해당 ) 에대하여정규화된 overall g RMS 값이다. Pt 3, 7 대표적인규격 Cookbook 스타일규격 - IEC Series: 전기전자제품의진동시험에대하여체계적으로정립. - ISO Series: 차량탑재전기전자제품. - ISO ( 선박에사용되는제품 ), JIS D 1601 ( 일반차량용부품 ), ASTM, SAE 등 Tailoring 방식의규격 - Tailoring: 사용환경과목적에맞추어적합화. 실측데이터에기초를두어적합화, 또는사용자의요구사항에맞추어적합화 - 대표적인군사규격 : MIL-STD-810F, DEF STAN Pt 3, 8

5 Tailoring이필요한이유 규격자체의불완전성 - 규격제정시많은요소들 ( 제약조건들 ) 을고려. 예 : 초기가진기는주파수범위 10~60 Hz 정도에서작은변위의사인신호만가능. - 한번제정된규격을변경하기는매우어렵다. 예 : 미국철도에사용되는게이지, 4 feet 8.5 inch 가된배경 ( 로마시대말두마리의폭 로마이륜전차 영국초기도로, 마차 영국Tram ( 시가전차 ) 영국철도 미국철도 ) - 규격을제정하기위하여모인사람들의이해관계. 제품이사용되는환경의다양성 - 수많은제품들이사용되는모든환경조건을고려하여각각의경우에적절한규격을제정하는것은불가능. - 현재, IEC, ISO 등도이러한환경조건을보다더정확하게고려하기위하여 Tailoring 방식으로전환을시도중. Pt 3, 9 Tailoring의현실적인문제점 실측데이터에근거하여tailoring. - 진동시험에서가장중요한 specification: 시험레벨, 시험시간. MIL-STD-810F 의경우, 시험레벨은실측데이터로부터구하며, 시험시간은 LCEP (Life Cycle Environment Profile) 에의하여결정. - 실측이힘든경우및사용자가정확한조건을제시하지못하는경우적용하기어렵다. 장기적인접근필요. - 따라서, 현실적으로적용가능한대안이필요. 각종규격들의비교분석에의한 pseudo tailoring. - IEC, ISO, JIS 등과같은 cookbook 규격과군사규격 (MIL, DEF STAN 등 ) 을비교, 차이점분석. 바로적용가능한대안선정. Pt 3, 10

6 대표적인진동시험방법 정현파시험 (Sinusoidal Test) 정현파고정시험 (Sinusoidal Dwell Test) 정현파소인시험 (Sinusoidal Sweep Test) 랜덤시험 (Random Test) 광대역랜덤시험 (Broadband Random Test) 협대역랜덤시험 (Narrowband Random Test) SoR 시험 (Sine on Random Test) RoR 시험 (Random on Random Test) 주 ) 시험의목적에따라, 제약조건 ( 가진기의성능및컨트롤시스템 ) 에따라, 적용가능한시험방법들이결정됨. Pt 3, 11 정현파시험 (Sinusoidal Test) - 제품 (Equipment, 소재 ) 의공진주파수들파악후 (Resonance search test), 그공진주파수들에서 dwell test (Sine dwell test). 정현파고정시험 (Sine Dwell Test) - 일정한진동수 ( 주로공진주파수 ) 로가진하며, 내구성시험에적용. - 결정되어야할사항 : 가진주파수, 시험 ( 진동 ) 레벨, 시험시간. 정현파소인시험 (Sine Sweep Test) - 진동수의상한및하한값사이를왕복소인 ( 주로 1 octave/min.), 공진주파수파악및내구시험에적용. - 결정되어야할사항 : 주파수범위, 시험레벨, 소인속도 ( 예 : 1 octave/min.), 시험시간. - 시험규격서설정의원리 : Pt 3, 12

- 일반적인 Sine sweep test 곡선형태 Cross-over frequency 를구하는공식 : f c = A 0.

7 - 일반적인 Sine sweep test 곡선형태 Cross-over frequency 를구하는공식 : f c = A D f c = Cross-over frequency (Hz), A = Acceleration level (g) at f c, D = Displacement (mm) at f c 정현파소인시험의주의사항 - 일반적으로, 진동레벨의편차는 ± 3dB 이하로유지, ± 6dB 초과시시험중지. Pt 3, 13 - Control Scheme: 정확한 sinusoidal control을위하여 Tracking filter 를사용하도록한다. - Control accelerometer 의위치 : a. Shaker table: 잘사용하지않는다. b. Fixture: Input Control, 내구시험에서가장많이사용. c. UUT (unit under test) 또는 DUT (device under test): Response control. d. DUT와 Fixture 사이 : Force control (force sensor 사용 ) Pt 3, 14

(average 또는 extremal control 등을한다 ) Pt 3, 15 많이인용되는규격 A.

8 - A 와 B에서의측정값차이는주로 Fixture의공진에의하여발생한다. - B ( 또는 C) 와 D의측정값으로부터 DUT의공진주파수를찾는다 (Resonance search test). - DUT 부착점에가까운 B점이가장많이사용된다. (average 또는 extremal control 등을한다 ) Pt 3, 15 많이인용되는규격 A. IEC (sinusoidal vibration) ( 유사규격 : KSC 0240) - Sine dwell test 및 sine sweep test 에대하여기기별및부품별로시험규격명시. - 부품및기기에대한일반적인시험방법을나타낸규격. - Sine sweep test 경우의일반적인진동레벨표시예 : Pt 3, 16

B. ISO 10055 (shipboard vibration) ( 유사규격 : MIL-STD-167-1, KSBISO 10055) - 선박에사용되는기기및제품에대하여적용. - 공진주파수검색을위한소인속도 : 2분당 1 octave. - 각공진주파수에서 1.5시간시험, 공진이없는경우33Hz에서 2시간시험. - 진동레벨은공진주파수에따라서다르게설정. C.

9 B. ISO (shipboard vibration) ( 유사규격 : MIL-STD-167-1, KSBISO 10055) - 선박에사용되는기기및제품에대하여적용. - 공진주파수검색을위한소인속도 : 2분당 1 octave. - 각공진주파수에서 1.5시간시험, 공진이없는경우33Hz에서 2시간시험. - 진동레벨은공진주파수에따라서다르게설정. C. ISO ( 도로차량탑재전기, 전자기기에대한진동시험 ) - 주로전기, 전자제품에대한규격. - 랜덤시험조건을함께기술하고있음. D. JIS D 1601 (Vibration testing methods for automobile parts) : 1995년개정 - 자동차업계에서많은참고를하고있으며 (KSR 1034와유사, 1991년제정 ), 승용차, 버스, 트럭등제품이장착되는대상과엔진, 서스펜션, 차체등장착되는부위별로체계적으로구성. - 랜덤시험에대한내용은없기때문에활용성은다소떨어짐. Pt 3, 17 Random Vibration Test ( 랜덤시험 ) - 실제환경과유사하여내구성시험에많이사용, 확률적인접근이필요. (MIL-STD-810F에서는특수한경우를제외하면모두랜덤시험규격만제시 ) - 시험시고려해야하는요소가많고시험장치의제어시스템구성도까다롭다. - 일반적으로, 실측값에근거하여진동레벨을설정하는것을권장 (MIL-STD-810F). - 종류는 Broadband random, Sine-on-Random (SoR), Narrowband Random-on-Random (RoR) 등이있다. Broadband random test ( 광대역랜덤시험 ) - 시험레벨의표시방법은정현파소인시험과유사. 그러나, 단위는 g - 대부분의경우 ± 3dB 이하로유지, ± 6dB 초과시시험중지. 2 Hz Pt 3, 18

10 Sine-on-Random (SoR) test - 엔진, Transmission, propeller, 기타회전체등의주기적인성분을일반적인랜덤진동 profile에더한것. Narrowband Random -on-random (RoR) test - SoR test와마찬가지로엔진, Transmission, propeller, 기타회전체등에의한협대역 (narrowband) 랜덤성분을일반적인 ( 광대역 ) 랜덤진동 profile에더한것. Pt 3, 19 Random test 수행시주의사항 - 진동레벨은 PSD (Power Spectral density) 또는 ASD (Acceleration Spectral Density) 로표시, g 2 Hz 진동레벨이 m s 로표시된경우의환산값 : 1 g Hz = m s 진동시험 control을위하여rms값을계산할때주의가필요 ( 반드시 bandwidth를고려 ) 예 ) 다음의경우 PSD 그래프상의크기는같지만 RMS 값은다르다. Bandwidth (Hz) g 2 Hz 2 g g (RMS) Pt 3, 20

- 랜덤신호파형은 Gaussian 분포를가진다고가정. 또한 Clipping 을하여특정한진폭범위내에파형이존재하도록함. ( 주로 ± 3σ 이내로설정 ) - 진동수분해능을명시해야한다. 예 ) 최저분해능 (Resolution), (IEC 60068-2-64): 주파수범위 1~100 Hz: 0.5 Hz, 5~500 Hz: 2.

Stat DOF = 2BT B = resolution bandwidth, T = Averaging time - 예 ) 100 DOF 이상요구되며, resolution bandwidth가 5 Hz인경우, FFT analyzer의 averaging time은 10초이상요구된다.

11 - 랜덤신호파형은 Gaussian 분포를가진다고가정. 또한 Clipping 을하여특정한진폭범위내에파형이존재하도록함. ( 주로 ± 3σ 이내로설정 ) - 진동수분해능을명시해야한다. 예 ) 최저분해능 (Resolution), (IEC ): 주파수범위 1~100 Hz: 0.5 Hz, 5~500 Hz: 2.5 Hz, 20~2000 Hz: 10 Hz 등. Pt 3, 21 - 통계적정확도, Stat DoF (Statistical degrees of freedom) 을명시해야한다. 일반적으로 100 DOF 이상, IEC 에서는 120 DOF 이상으로규정. Stat DOF = 2BT B = resolution bandwidth, T = Averaging time - 예 ) 100 DOF 이상요구되며, resolution bandwidth가 5 Hz인경우, FFT analyzer의 averaging time은 10초이상요구된다. - B 는 FFT analyzer에서사용하는 Window 함수 의종류에따라다르며, 근사적으로, 1 q B = T T r T r = Time of data segment, q = Number segment (number of average) - 진동시험을위한제어시스템은원하는진동레벨보다약 12dB 낮은레벨부터점차 3dB씩증가시켜가면서원하는레벨까지도달하는과정이필요하며, 신호의 Clipping 기능, Fixture + DUT + Shaker의동적특성에의하여보정하는기능 (shaker compensator) 등을포함한다. Pt 3, 22

12 많이인용되는규격 A. IEC (broadband random vibration) ( 유사규격 : KSC 0292) - 일반적인사항을기술하였으며, 시험레벨은 IEC series 에서온도, 습도및기계적환경과용도에따라서인용한다. 예 ) IEC (ground vehicle installation). ( 유사규격 : KSCIEC ) 도로시스템이구축되어있지않은지역의차량, 트레일러부품의경우, 시험레벨은주파수범위 : 10~200 Hz에서 3 m s, 200~500 Hz에서 1 m s. - 한축당시험시간은다음에서선택또는제품규격에서선택. 1, 3, 10, 30, 100, 300 ( 분 ) - 부품및기기에대한일반적인시험방법을나타낸규격. Pt 3, 23 B. MIL-STD-810F - 각종차량, 항공기, 선박등사용환경에따라적절한시험방법을제시. - 가장많이인용되는규격이며, 대부분 Tailoring이필수적이다. ( 시험레벨은실측데이터로부터구한다 ) - 시험시간은대부분 Life Cycle Environment Profile (LCEP) 에의한다 - 실측데이터를이용할수있는경우에는매우유용, 현실적으로는어려움이따름. - 극히제한적인경우다음과같은일반적인시험방법을적용할수있다. 예 ) 일반적인제품의 Minimum integrity test : Pt 3, 24

13 C. DEF STAN MIL-STD-810F과같이Tailoring이필수적이지만, Tailoring이보다명확하게기술. - 많은경우에있어서, 실측데이터가없는경우 cookbook 형태의규격도제시. 예 ) Wheeled Vehicle 또는 Trailer에장착되는기기 1. Random test: 주파수범위 :20~50 Hz 에서 g Hz ( 1.92 m s ) 이후 500 Hz까지 : 3 db octave 2. Sine sweep test: 주파수범위 : 5~500 Hz에서 1.5 g (peak) 3. 시험시간은한축당6시간. - 위예와비슷한규격이다양한경우에대하여자세히나와있기때문에, 유용하게참고되어질수있다. Pt 3, 25 진동시험의일반적인사항들 MIL-STD-810F - Standard ambient conditions: 온도 : 25 o C ± 10 o C, 상대습도 : 20 ~ 80 %, 압력 : Site pressure. - Sinusoidal Peak 허용오차 : ± 10 % - Random: For small compact items: +2.0 db ~ 1.0 db For large and heavy items: ±3.0 db ( 전주파수영역 ), +3.0 db ~ 6.0 db (500 Hz 이상 ) ( 단, 허용오차가초과되는개별적인 bandwidth는전체bandwidth의 5% 이내 ) - Resolution bandwidth: 25Hz 이하영역에서는 2.5Hz이하, 25Hz 이상영역에서는 5Hz이하. - FFT analyzer에서 800 line 이상을권장. - Stat DOF는 120이상 Pt 3, 26

14 DEF STAN Standard ambient conditions: 온도 : 25 o C ±10 o C, 상대습도 : 45~75 %, 압력 : 860 hpa~1060 hpa. - Test item 주변에서의 test conditions의오차범위 : 온도 ±2 o C, 습도 ±5%, 압력 ±5%, 시간 ±5%. - Sinusoidal Peak 허용오차 : 500 Hz 이하에서는 ± 10 %, 500 Hz 이상에서는 ± 20 %. - Sinusoidal sweep rate: 규격상의값 ± 10 % 또는 1 octave per minute. - Random vibration 허용오차 : 500 Hz 이하에서는 ±3.0 db, 500 Hz 이상에서는 ±6.0 db ( 개별적으로기준값의 ±3.0 db 가초과되는양은전주파수영역의 5% 이내 ) - RMS 값의오차범위 : ±1.0 db 또는 ±2.0 db - Clipping range: 2.5σ - FFT analyzer의 bandwidth: 10 Hz 이하, Stat DOF는 100이상 - 시험시간의오차 : ± 2 %, 또는 1분이내중작은값 Pt 3, 27 Mechanical Shock 시험방법및국제규격 각종규격에따른 Mechanical Shock 시험의종류 MIL-STD-810F에의한Shock 시험의종류 (8 종류 ) - Procedure I Functional Shock 시험제품이작동중 shock에노출되었을때손상없이정상적인기능을수행할수있는가를파악하는시험 ( 시험은주로가진기를사용 ). - Procedure II Materiel to be packaged 운송컨테이너를필요로하는 ( 단, 매우쉽게부서지지않는 ) 시험제품에대하여적용하며, 포장전 / 후및도중수작업높이 (handling drop height) 에서떨어뜨렸을때견디는한도를규정 ( 시험은가진기또는낙하시험기를사용 ). Pt 3, 28

15 - Procedure III Fragility 제품의견고성 (ruggedness) 또는깨지기쉬운정도 (fragility) 를파악, 포장설계에활용하거나, 요구조건에맞도록시험제품을재설계하기위한시험 ( 가진기또는낙하시험기를사용 ). - Procedure IV Transit Drop 제품이운송케이스내 / 외에있는상태에서랙 (rack) 등과같은곳에선적또는하역하거나통상적인유지보수등의경우에우발적으로발생되는 shock에견딜수있는지를파악 ( quick release hook 또는 drop tester 를사용 ). - Procedure V Crash Hazard 항공기및지상차량등에부착 / 체결되는제품에적용, 충돌 (crash) 시제품이분리되어운전자및주위사람또는제품에대한사고를방지하기위한목적으로사용되는시험으로서, 충돌시의구조적일체성 (structural integrity) 을검증하는시험 ( 주로가진기를사용 ). Pt 3, 29 - Procedure VI Bench Handling 작업대위에서의수작업, 유지보수, 포장등을요구하는제품에적용, 작업대위에서의통상적인작업동안일어나는shock에견디는정도를파악하는시험, ( 딱딱한나무시험대를사용 ). - Procedure VII Rail Impact 철도에의하여운송되는제품에적용, 기차의통상적인충격 (impact) 의영향을파악하거나, 제품의구조적일체성 (structural integrity) 등을파악하는시험, ( 시험용 railcar 를사용 ). - Procedure VIII Catapult Launch/Arrested Landing 항공모함의함재기에장착되는제품에대한기능및구조적일체성 (structural integrity) 을파악하는시험 ( 주로가진기를사용 ). 일반적인내구성시험과직접적인관련이있는항목은 Procedure I Functional Shock 과 Procedure V Crash Hazard 이다 Pt 3, 30

16 MIL-STD-810F에의한Shock 시험에대한유의사항들 - 매우심한 Shock 환경의경우, 모든환경시험중 shock 시험을가장먼저수행. - Shock이심한환경이지만, 제품의 failure가없이유지될확률이큰경우, 진동시험과열시험후 shock 시험을수행. - Shock 시험레벨이 ( 랜덤 ) 진동시험레벨보다낮은경우 shock 시험은생략. - Tailoring이필수적이다. 즉, 실측데이터를사용하는것을원칙으로하며다음과같은우선순위에의하여시험을수행한다. A. Shaker waveform control 하에서실측데이터를직접사용하여 shock을재생. B. 실측데이터를바탕으로, 합성신호 (synthesized waveform) 를만들어사용. C. 실측데이터가없는경우적절한 SRS ( 예 : 그림 1) 을바탕으로제품의고유진동수를고려하여합성신호 (synthesized waveform) 를만들어사용. D. 실측데이터가없는경우적절한 pulse shock 을사용한다. ( 주의를요함 ) Pt 3, 31 그림 1. 측정데이터가없는경우의 Test SRS (for Functional Shock & Crash Hazard) Pt 3, 32

17 Pulse shock 을사용하는시험은시험종류에따라사용되는 pulse의종류가다르며, MIL-STD-810F에서는 반정현파 는사용되고있지않다. Procedure I Functional Shock 과 Procedure V Crash Hazard 에서는 톱니파 pulse를, Procedure II Materiel to be packaged 와 Procedure III Fragility 에서는 사다리꼴파 pulse를사용한다. 그림 2. 톱니파 pulse 그림 3. 사다리꼴파 pulse Pt 3, 33 DEF STAN 00-35에의한Shock 시험의종류 (7 종류 ) - Test M3 Basic Pulse Shock Test 수작업, 수송및작동중shock에노출되는경우적용, IEC (shock) 과유사. 반정현파, 사다리꼴파, 톱니파 pulse를이용 ( 시험은주로가진기를사용 ). a. 일반적인목적으로는 톱니파 pulse를사용, b. 선형탄성시스템 (linear elastic system) 과의충돌등에의한 shock 현상을나타내는경우는 반정현파 pulse를사용, c. 폭발, 발포및미사일발사등과충격력 (impulse force) 에의한shock 현상을나타내는경우는 사다리꼴파 pulse를사용. - Test M4 Drop topple and Roll Test 수작업또는보수작업동안일어날수있는낙하 (dropping), 넘어짐 (toppling), 구름 (rolling) 등에의한 shock에견딜수있는지를파악하는시험 ( 딱딱하고견고한면위에서수행 ). IEC (Drop and topple) 및 MIL-STD-810F Procedure VI - Bench Handling 과유사. Pt 3, 34

18 - Test M5 Impact (Vertical and Horizontal) Test 낙하 (drop) 또는충돌 (collision) 에대하여제품이견디는정도를평가하는시험 ( 평탄한면위에시험제품을떨어뜨리는방법으로수행 ), IEC (Free fall) 과유사. - Test M6 Operational Shock Simulation Test 사용환경 (operational environment) 하에서특정한 shock에노출되었을때정상적인기능, 성능을나타내는지를파악하는시험 ( 시험은주로가진기를사용 ). 실측데이터에의한 tailoring 이필수, Test M3 Basic Pulse Shock Test 대신사용할수있음. - Test M7 Shock Testing for Warship Equipment and Armament Stores 비접촉적인수중폭발에의한충격에따른제품의손상여부를검증하는시험. 특수한시험방법이요구됨. Pt 3, 35 - Test M11 Wheeled Vehicle Transportation Bounce Test 타이어차량 (wheeled vehicle) 에의하여제품이화물로서운송되는경우, 화물의느슨함 (loose cargo) 등에의하여반복적인충격 (repeated shock) 을받는제품에적용하는시험 ( 시험은평탄한테이블을 Package tester 에의하여구동시켜수행 ), IEC (Bounce) 와유사. - Test M12 Bump Test 타이어차량에의하여운송되는제품에대한제품의견고성 (ruggedness) 을개략적으로파악하는시험, 일반적으로 Test M11 Wheeled Vehicle Transportation Bounce Test 이더적합. IEC (Bump) 와유사, 시험의절차, 방법, 엄격도등은 IEC 규격에따른다. 일반적인내구성시험과직접적인관련이있는항목은 Test M3 Basic Pulse Shock Test 와 Test M6 Operational Shock Simulation Test 이다. ( 실측데이터가없는경우 Test M3 Basic Pulse Shock Test 만사용이가능 ) 경우에따라서는 Test M12 Bump Test, 즉 IEC (Bump) 에의한시험을수행할수도있다 (IEC 규격참고 ). Pt 3, 36

19 IEC Series에의한Shock 시험의종류 (5 종류 ) - IEC (Shock), 유사규격 : KSC0241 ( 충격 ) 수송중또는사용중에비교적빈도가적고또한반복이없는충격을받는제품에적용 ( 시험은주로가진기를사용 ). 규정충격의엄격도 (severity) 에견디는시험품의능력을판정하기위한시험방법. ( 반복이없는충격에시험품이견디는능력을확인하는방법 ) 반정현파, 사다리꼴파, 톱니파펄스를사용하며어느파형을사용해도무방. - IEC (Bump), 유사규격 : KSC0242 ( 내반복충격 ) 수송중또는사용중에반복하여충격을받는제품에적용 ( 시험은주로가진기를사용 ). 특히, 본시험은육상수송의결과생기는시험품에대한영향을재현하는것이주목적. 반정현파펄스만사용. Pt 3, 37 - IEC (Drop and topple), 유사규격 : KSC0243 ( 면낙하, 각낙하및전도 ) 시험품의수리잡업중또는작업대위에서의사용중조잡한취급에의해발생할만한타격및급격한동요의재현을의도한간이시험. 정밀한시험은 IEC 을사용. - IEC (Free fall), 유사규격 : KSC0244 ( 자연낙하 ) 수송중, 취급중또는수리중의작업에서떨어뜨리기쉬운시험품에적용. 제1방법 ( 자연낙하 ) 은포장되어있지않은상태의시험품취급중에생기는낙하를재현하는것, 시험품을규정된높이에서규정된면에통상 2회떨어뜨린다. 제2방법 ( 반복자연낙하 ) 은통상사용중코드에부착되어있는커넥터또는작은원격제어기기 ( 리모트컨트롤러 ) 와같은제품에반복하여생기는낙하를재현하는시험. Pt 3, 38

20 - IEC (Bounce), 유사규격 : KSCIEC ( 반동 ) 자동차운송도중적재함에서완전히고정이되지않았거나유격에의하여발생될수있는불규칙한충격의영향을받는제품 ( 시험품 ) 에적용하는시험 ( 시험은반동시험기를사용 ). 일반적인내구성시험과직접적인관련이있는항목은 IEC (Shock) 와 IEC (Bump) 이다. 유사한규격으로서 ISO :2003 에는 도로차량탑재전기전자제품들에대한시험방법 이기술되어있으며, IEC (Bump) 에준하여시험을실시하며, 제품이차량에장착되는부위별로 시험의엄격도등이기술되어있다. Pt 3, 39 내구성시험과관련된 Shock 시험종류요약 ( 실측데이터가없는상황에서, Pulse 파형을사용하는시험방법 ) 규격및시험종류 MIL-STD-810F Functional Shock, Crash Hazard 시험에사용되는 Pulse 및기타사항 톱니파만사용. 실측데이터에의한 Tailoring 이원칙 DEF STAN Basic Pulse Shock Test DEF STAN Operational Shock Simulation Test IEC (Shock) 톱니파를일반적으로사용, 경우에따라서, 반정현파및사다리꼴파사용. 실측데이터에의한 Tailoring이원칙 IEC (Shock) 과유사특수한경우에 감쇠정현펄스 (Damped sinusoid pulse) 사용. 톱니파, 사다리꼴파, 반정현파모두사용가능. IEC (Bump) 반정현파만사용. ISO 반정현파만사용. IEC (Bump) 에준하여수행 Pt 3, 40

21 규격별 Pulse 파형을이용한 Shock 시험방법의종류 MIL-STD-810F (Procedure I Functional Shock & Procedure V Crash Hazard) - 두시험방법모두실측데이터를바탕으로 shock 신호를구성하여시험을하는것이원칙, 부득이한경우 classical shock pulse 를사용할수있다. ( 단, 실측값이 shock pulse의허용한계내에있음을증명할수있어야하며, 이경우에도톱니파펄스만사용 ). - 시험은일반적으로 3축양방향으로최소 3회이상실시. 참고 ) 실제 shock data P : pulse의최대가속도크기 T D : pulse duration Pt 3, 41 Procedure I Functional Shock 의시험엄격도 (severity) - 톱니파를사용한시험레벨 (P & T D ) 는다음과같다. - 3 축양방향으로최소 3 회이상 ( 총 18 회이상 ) P: 최대가속도값 (g) T D : 공칭 pulse duration (ms) 항공기용 지상용 항공기용 지상용 주1) 항공기용의경우 136kg 이하의제품에적용하는것을권장. 주2) 트럭또는세미트레일러 (semi-trailer) 에만장착되는지상용의경우의 P값은 20 g. Pt 3, 42

22 Procedure V Crash Hazard 의시험엄격도 - 톱니파를사용한시험레벨 (P & T D ) 는다음과같다. - 3 축양방향으로최소 2 회이상 ( 총 12 회이상 ) P: 최대가속도값 (g) T D : 공칭 pulse duration (ms) 항공기용 지상용 항공기용 지상용 주 ) 항공기용의경우 136kg 이하의제품에적용하는것을권장. Pt 3, 43 DEF STAN 일반적인내구성시험과관련된시험방법은 Test M3 Basic Pulse Shock Test 와 Test M6 Operational Shock Simulation Test 이다. - Test M3 Basic Pulse Shock Test 는 classical shock pulse 를사용하여수행하는시험으로서 IEC (Shock) 과유사하다. - Test M6 Operational Shock Simulation Test 는실측데이터에의하여 Tailoring 하여적용하는방법에대하여기술하고있으나, 특수한경우 ( 항공기용이착륙제품 ) 에대하여 pulse 파형을적용할수있다. Test M3 Basic Pulse Shock Test에사용되는파형 - 톱니파, 반정현파, 사다리꼴파를사용할수있으나, 실제 shock 환경의정보, 즉 SRS (Shock Response Spectrum) 이정해진경우에는 SRS에의한적절한파형을사용한다. - 일반적인목적으로사용되는톱니파는반정현파또는사다리꼴파에비하여균일한 SRS를나타낸다. Pt 3, 44

23 - 반정현파는선형탄성시스템 (linear elastic system) 과의충돌또는선형탄성시스템의반발등의결과로발생하는 shock현상을나타낸다. - 사다리꼴파는반정현파보다주파수영역이보다넓게분포하기때문에폭발, 발포, 미사일발사등과같은충격력 (impulse force) 에기인한shock현상을나타낼때선호된다. - 사용되는파형의형상과각 Shock pulse의허용한계는다음과같으며, IEC (Shock) 과동일하다. A. 톱니파 점선 : 공칭 pulse, 실선 : 허용한계 A : Pulse의최대가속도크기 D : Pulse duration ( 지속시간 ) T 1 : 통상적인 shock 시험기에의하여발생된 shock pulse의모니터링시간. T 2 : 가진기 (vibration generator) 에의하여발생된 shock pulse의모니터링시간. Pt 3, 45 B. 반정현파 C. 사다리꼴파 Pt 3, 46

24 Test M3 Basic Pulse Shock Test의시험엄격도 - 시험의엄격도는 최대가속도, 파형 과 파형의지속시간 으로나타낸다. - 시험은선정된파형을 3축양방향에연속적으로 3회 ( 총18회 ) 발생시켜실시한다. (IEC (Shock) 과동일 ). - 시험의엄격도는 가능한 아래표에서선택하도록하며, 366 (37g) 만제외하고나머지는 IEC (Shock) 과동일하다. A (m/s 2 ) 최대가속도 294 (30 g) 366 (37 g) 490 (50 g) 981 (100 g) 1960 (200 g) 4900 (500 g) 9810 (1000 g) (1500 g) (3000 g) D (ms) 지속시간 대표적인적용사례수작업및수송에기인한 shock ( 반정현파 ) 해군용제품의기본적인견고성 (ruggedness) 시험 ( 반정현파 ) 수작업및수송에기인한 shock ( 반정현파 ) 미사일추진발사등에기인한 shock ( 사다리꼴파 ) 포 ( 총, 화포등 ) 및폭발장치에부착되는제품 ( 사다리꼴파 ) 포 ( 총, 화포등 ) 및폭발장치에부착되는제품 ( 사다리꼴파 ) Pt 3, 47 IEC (Shock): 유사규격 : KSC0241 ( 충격 ) - 파형은반정현파, 사다리꼴파, 톱니파중어느것을사용해도좋으며, 각파형에따른시험조건 ( 허용한계, 가진방법등 ) 은 DEF STAN 의 Test M3 Basic Pulse Shock Test 에서기술된내용과동일. - Shock pulse 파형은제품의수송중또는작동중의환경에가장가까운것을사용하며, 반정현파펄스를가장많이사용한다. - MIL-STD-810F에서는 톱니파 만사용하는것을고려, 기계류제품및일반적인기기의경우는 톱니파, 탄성적인전기전자부품이중요한요소로구성된기기의경우는반정현파펄스를사용하는것이바람직할것임. - 본규격에서기술된시험의엄격도 ( 예 : 다음장의표 ) 를사용할수있으나, 일반적으로시험의엄격도 ( 파형, 최대가속도, 지속시간 ) 는 IEC Series 또는 IEC TR Series 를참고하여제품의사용환경에따른 기계적조건등급 에적합한시험조건을결정하는것이바람직하다. Pt 3, 48

25 - 대표적인시험의엄격도 (IEC ) 엄격도구분 A (m/s 2 ) 최대가속도 D (ms) 지속시간 Pulse 파형 부품에적용 기기에적용 톱니파반정현파사다리꼴파 - 지상에고정되는제품또는튼튼한내충격포장을하여수송하는경우 톱니파반정현파사다리꼴파 - 지상차량또는수송항공기에고정되어부착또는수송되는제품 톱니파반정현파사다리꼴파 - 차량, 항공기, 선박등에의해수송되는튼튼하게포장된제품 - 중공업장치에고정되어있는제품 - 부정지 (cross-country) 차량에튼튼하게부착또는수송되는제품 - 장시간차량에고정하지않고운반하는제품 톱니파반정현파사다리꼴파 - 부정지 (cross-country) 차량으로운반되는기기또는부착되어있는제품 - 고속항공기에고정된기기에부착되어있는제품 - 장시간차량에고정하지않고운반되는기기에부착되는제품 - 노상또는철도수송에서가혹한취급에의한충격 - 로켓의단간분리등에의한심한충격 반정현파 - 반도체, IC 등의구조적완전도시험 - 폭풍에의하여발생하는충격 반정현파 - 반도체, IC 등의구조적완전도시험 주 ) 이표의엄격도는필수요구사항은아니며, 사다리꼴파는부품에는적용하지않는다. Pt 3, 49 IEC (Bump): 유사규격 : KSC0241 ( 내반복충격 ) - 본시험은육상수송의결과로발생하는충격의영향을재현하는것으로, 반정현파펄스만사용한다. - 반복이없는충격은 IEC (Shock) 을적용한다. - 일반적으로반복의빈도는초당 1~3회의비율이며, 3축양방향에대하여시험하며, 한방향당pulse 가진횟수는다음을따른다. 100±5회, 1000±10회, 4000±10회 - 본규격에서기술된시험의엄격도 ( 예 : 다음장의표 ) 를사용할수있으나, 일반적으로시험의엄격도는 IEC Series 또는 IEC TR Series 를참고하여제품의사용환경에따른 기계적조건등급 에적합한시험조건을결정하는것이바람직하다. Pt 3, 50

26 - 대표적인시험의엄격도 (IEC ) A (m/s 2 ) 최대가속도 엄격도구분 D (ms) 지속시간 방향당횟수 부품에적용 - 부서지기쉬운제품의도로수송 ( 부정지제외 ) - 수송중주로기계적하중이걸리는제품 - 이동형 (portable) 이아닌기기에사용하는제품의수송 - 이동형 (transportable) 기기용제품의수송 - 전화기, 스위치반의램프및스프링접점 기기에적용 - 일반강도시험및부정지 (cross-country) 주행이아닌차량을안정된장소에부착하거나또는단단히고정시켜서수송하는제품 - 동력장치근처에서안치또는중차양기계에부착하는제품 - 부정지 (cross-country) 차량에단단히부착또는수송되는제품 - 도크크레인, 포크리프트, 트럭등기계적인취급을하는제품 - 임시수송에서지상차량에고정하지않고운반하는제품 - 각종차량에고정하지않고반복하여운반하는이동형 (transportable) 제품 주 ) 이표의엄격도는필수요구사항은아니다. Pt 3, 51 ISO (4.2 Mechanical Shock) - 본규격은기본적으로 도로차량에탑재되는전기전자제품 에대한시험방법을기술하고있으며, 충격으로인하여전기전자장치내부의콘덴서가떨어지는고장모드등을고려한시험방법이다. - 반정현파펄스 만사용, IEC (Bump) 에준하여시험이이루어진다. 시험의엄격도 (4.2 Mechanical Shock) A. 차체와프레임상의견고한부분 (rigid point) 에장착되는제품 - 차량이고속으로연석 ( 緣石, curbstone) 을통과할때발생하는 shock을고려. - Shock 펄스는실제차량에서발생하는충격의방향과같은방향으로적용하고, 충격이일어나는방향을모르는경우에는 3축양방향 ( 총 6방향 ) 으로모두적용하며, 시험의엄격도는다음과같다. 최대가속도, A (m/s 2 ): 500, 지속시간, D (ms): 6, 방향당 Shock 횟수 : 10 Pt 3, 52

27 B. 문과플랩 (Doors and Flaps) 에장착되는제품 - 문또는플랩등의개폐부가닫힐때발생하는shock을고려. - Shock 펄스는실제차량에서발생하는충격의방향과같은방향으로적용하며, 시험의엄격도는다음과같다. Test Severity Normal requirements Increased requirements 장착부위 Shock 횟수 Severity 1 Severity 2 A (m/s 2 ) 최대가속도 Driver s door, Cargo door Passenger door D (ms) 지속시간 6 11 Trunk lid, Tailgate Engine hood Pt 3, 53 각종시험규격분석요약 - MIL-STD-810F 규격은진동시험과는달리실측데이터에의한 Tailoring 방법뿐만아니라실측값이없는경우에도적용할수있는경우가기술되어있기때문에, 다양한제품의 Shock 시험조건선정에유용하게사용될수있다. 특히, classical shock pulse를사용하는경우톱니파만사용하며항공기용과지상용두가지로구분되어매우간편하게적용할수있다. - DEF STAN 규격은 MIL-STD-810F와마찬가지로 Tailoring 방법을제시하고있으며, IEC 규격에바탕을둔 classical shock pulse를사용하는방법도자세히기술하고있기때문에각종제품에유용하게적용할수있다. 특히, 항공기용제품중이륙과착륙에따른충격을받는제품에대하여 classical shock pulse가아닌실제환경이보다더잘고려된감쇠정현펄스를이용하는방법이잘기술되어있기때문에이경우에는매우유용할것이다. Pt 3, 54

28 - IEC , IEC 과 IEC TR series를활용하면제품의사용환경에따른적절한시험조건을선정할수있다. 본규격은Tailoring에대한내용은없지만, classical shock pulse를이용하는shock 시험조건선정에매우유용하게사용될수있다. - 단, IEC 을적용할때 shock pulse 파형은, 일반적인제품의경우는 톱니파, 탄성적인전기전자부품이중요한요소로구성된기기의경우는 반정현파 를사용하는것이바람직할것임. - ISO 은제품의사용환경이도로차량인경우,shock에취약한전기전자부품이포함된제품에유용하게적용될수있다. - Shock 시험조건에비하여이미수행된 Random Vibration 시험조건이더엄격한경우에는shock 시험을하지않는다. Pt 3, 55

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대경테크종합카탈로그 The Series Pendulum Impact 601 & 602 Analog Tester For Regular DTI-602B (Izod) DTI-601 (Charpy) DTI-602A (Izod) SPECIFICATIONS Model DTI-601 DTI-602 Type Charpy for plastics lzod for plastics Capacity