[논문]STS 304 스테인리스강의 응력도-변형도 곡선에 관한 제안

신태송

STS 304 스테인리스강의 응력도-변형도 곡선에 관한 제안
A Proposal on the Stress-Strain Curve of Stainless Steel STS 304 원문보기

韓國鋼構造學會論文集 = Journal of Korean Society of Steel Construction, v.18 no.2 = no.81, 2006년, pp.271 - 278

초록
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오스트나이트계 STS 304 스테인리스강의 응력도-변형도 곡선을 전 영역에 걸쳐 연구하는 것을 본 논문의 목적으로 한다. 실험적, 이론적 연구를 통하여 비교분석하였고, 개선된 곡선을 제안한다. 0.2% 강도까지 Ramberg-Osgood 곡선은 유용하지만, 이 영역을 초과하는 한계상태의 경우 그것은 원칙적으로 일치하지 않는다. Rasmussen 곡선은 Ramberg-Osgood 곡선의 원리에 기초하여 0.2% 강도를 초과하는 영역에 대하여 개발되었다. 실험과 비교한 결과 잘 일치하지 않기 때문에 실험결과를 분석하여 개선된 식을 제안하며 응력도-변형도 관계를 전 영역에 걸쳐 비교 평가한다.

Abstract ▼ AI-Helper

This paper is to investigate into the stress-strain curves for austenite stainless steel STS 304 over the full strain range. The Ramberg-Osgood expression is useful up to the beyond the0.2% proof stress in the ultimate state. The Rasmussen curve has developed for stresses beyond 0.2% proof stress, based on the Ramberg-Osgood concept. These expressed curves don't good agree with the test results. It is here proposed the based on the analysis of the test results better curve.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

본 연구의 목적은 오스트나이트계 스테인리스강의 응력도-변형도 곡선을 전 영역에 관하여 예측하는 것이다. 응력도-변형도 관계의 비선형성에 관하여 인장실험자료 및 관련 연구 결과를 비교 평가하여 개선된 예측 곡선을 제안한다.

가설 설정

스테인리스강은 연성이 크므로 변환 최대소성변형 도를 전체 최대 변형 도와 같다고 근사적으로 가정한다.

제안 방법

두 번째로 & 를 0.6로 가정하고 -20%부터 +20%사이를 10%씩 변화시켜 % 의 변화를 비교분석한다. 그림 22와 표 6 에서 최대 3.
먼저 气의 기본값을 650MPa로 가정하고 10%씩 변화시켜 -20%부터 +20%까지의 吻의 변화 정도를 비교 평가한다. 그림 21과 표 5에서 보는 바와 같이 최대 8%의 오차를 나타낸다.
본 연구에서는 0.2% 항복강도까지 Ramberg-Osgood 곡선을 응력도-변형도 관계식으로 사용하고 0.2%부터 최대인장강도 1 까지는 최근의 연구들을 참고로 하여 추정 식을 개발한다.
스테인리스 강판을 냉 간 성형한 립匸형강 90x40x12와 150x40x12 두 종류에서 평판 부를 절취하여 인장시험편을 가공하였다. 표 1에서 시험체 Profile의 첫 번째 숫자는 립匸형강의 웨브길이(90 또는 150)를 두 번째 숫자는 공칭 판 두께를 나타낸다.
응력도-변형도 관계의 비선형성에 관하여 인장실험자료 및 관련 연구 결과를 비교 평가하여 개선된 예측 곡선을 제안한다.
을 사용하였다. 인장시험은 e = l%까지 Wire Strain Gauge(W.S.G) 를 이용하여 측정하였고 속도는 V = 0.10mm/舟房I으로 유지하였다. 총 변형률이 6 = 1% 에 도달하면 W.

대상 데이터

표 1에서 시험체 Profile의 첫 번째 숫자는 립匸형강의 웨브길이(90 또는 150)를 두 번째 숫자는 공칭 판 두께를 나타낸다. 인장시험기는 M&T사의 20 Ton 재료용 U.T.M. 을 사용하였다. 인장시험은 e = l%까지 Wire Strain Gauge(W.

데이터처리

스테인리강의 응력도-변형도 관계의 실험 결과를 이론적 결과와 비교한다. 이론적 곡선에는 Ramberg-Osgood 이론을 전 구간에 확장한 곡선, Rasmussen 곡선 두 가지가 있다.
스테인리스강의 응력도-변형 도의 실험 곡선과 개발된 제안 곡선을 비교 평가한다. 모델별 적용식의 차이를 표 4에 요약하였으며, 각 실험체의 비교는 그림 13~20과 같고 전 영역에 걸쳐 잘 일치함을 보여주고 있다.

이론/모형

스테인리스강 오스트나이 트계 (Austenite) STS 304 재질의 기계적 성질을 파악하기 위하여 KS B 0801(금속재료 인장 시험편에 규정된 5호(판재 Ml 의해 인장시험편을 제작하여 KS B 0802(금속재료 인장시험 방법이] 의해 인장시험을 수행하였다.

성능/효과

(1)0.2% 강도까지의 영역에서 응력도-변형도 관계는 Ramberg-Osgood 곡선과 잘 일치한다.
(2) 0.2% 강도를 초과하는 영역에서 응력도-변형도 관계를 나타내는 Rasmussen 곡선은 실험 결과와 잘 일치하지 않는다.
(3) Rasmussen 곡선을 수정 보완한 제안 곡선은 스테인리스강 응력도-변형 도의 실험 곡선과 잘 일치한다.
(4) 2% 강도 气 는 항복강도에 비하여 1.5배 높은 강도를 보이고 있으^며, 최대내력에 이르기까지 큰 변형율이진전되는 부재에서 % 강도의 적용이 가능하다고 사료된다.
5를 나타낸다. 결과적으로 e=2%의 응력도 力를 적용한다면 항복강도 에 비하여 1.5배 높게 설계 내력을 산정할 수있다.

후속연구

변형률이 비교적 큰 범위까지 내력에 영향을 미치는 부재의 경우, 스테인리스강의 지속적인 변형도 경화 능력을 설계에 반영한다면 보다 경제적인 이점을 얻을 수 있을 것이다. Rasmussen(2003)에서는 2% 변형 도를 극한 한계상태 변형 도의 상한치로 보고 있으며 e=2%까지 내력이 발휘된다고 가정하여 그때의 응력도 %(e=2%)를 계산하여 정획-성을 비교 평가하고 a”와 비교한다.
2% 옵셋 항복점 범위에서는 타당하지만 전 영역으로 확장하기에는 정확성이 확보되지 않는다. 전 영역에 관한 최근의 Rhodes(2000)와 Rasmussen(2003)의 연구가 있으나 아직 보편적으로 적용하기 엔 추가적인 연구가 보완되어야한다.

참고문헌 (6)

장호주, 양영성(2005) 중심압축하중을 받는 스테인리스강관기둥의 좌굴내력에 관한 연구, 한국강구조학회 논문집, 제17권 2호

원문보기 상세보기
Ramberg W, Osgood WR (1941) Determinations of stress-strain curves by three parameters, Technicak note no. 503, National Advisory Committee on Aeronautics (NACA)
ANSI/ASCE-8-90 (1991) Specification for the Design of Cold-Formed Stainless Steel Structural Members
ENV 1993-1-3, Eurocode 3 (1996) Design of Steel Structures; Part 1.4 : General Rules-Supplementary Rules for Stainless Steel
MacDonald M, Rhodes J, Taylor GT (2000) Mechanical properties of stainless steel lipped channels, In Laboube RA, Yu W-W, editors, Proceedings, 15th International Specialty Conference on Cold-formed Steel Structures, University of Missouri-Rolla
Kim J.R. Rasmussen (2003) Full-range stress-strain curves for stainless steel alloys, Journal of Constructional Steel Research 59, 47-61

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