$\require{mediawiki-texvc}$

연합인증

연합인증 가입 기관의 연구자들은 소속기관의 인증정보(ID와 암호)를 이용해 다른 대학, 연구기관, 서비스 공급자의 다양한 온라인 자원과 연구 데이터를 이용할 수 있습니다.

이는 여행자가 자국에서 발행 받은 여권으로 세계 각국을 자유롭게 여행할 수 있는 것과 같습니다.

연합인증으로 이용이 가능한 서비스는 NTIS, DataON, Edison, Kafe, Webinar 등이 있습니다.

한번의 인증절차만으로 연합인증 가입 서비스에 추가 로그인 없이 이용이 가능합니다.

다만, 연합인증을 위해서는 최초 1회만 인증 절차가 필요합니다. (회원이 아닐 경우 회원 가입이 필요합니다.)

연합인증 절차는 다음과 같습니다.

최초이용시에는
ScienceON에 로그인 → 연합인증 서비스 접속 → 로그인 (본인 확인 또는 회원가입) → 서비스 이용

그 이후에는
ScienceON 로그인 → 연합인증 서비스 접속 → 서비스 이용

연합인증을 활용하시면 KISTI가 제공하는 다양한 서비스를 편리하게 이용하실 수 있습니다.

평면 변형 조건에서 일축 인장력을 받는 금속 재료의 불연속 변위 각에 대한 연구
A Study on the Angle of Localization of a Metal Specimen under Uniaxial Tension with Plane Strain Condition 원문보기

한국전산구조공학회논문집 = Journal of the computational structural engineering institute of Korea, v.24 no.3, 2011년, pp.275 - 281  

박재균 (단국대학교 토목환경공학과) ,  김미림 (단국대학교 토목환경공학과)

초록
AI-Helper 아이콘AI-Helper

일반적으로 인장 시험에 주로 사용되는 납작한 형태의 금속 재료에 천천히 인장력을 가하고 그 힘을 증가시키면 어느 순간에 루더스 밴드(Luders band)라고 불리는 소성 변형의 띠가 갑자기 발생한다. 이 띠들은 일정 각도를 가지고 평행하게 발생하며, 여러 연구자들에 의해 특정 경계조건에 대하여 이 띠가 발생하는 조건과 그 각도에 대한 많은 연구가 선행되어 왔다. 본 연구에서는 평면 응력 조건에서 이루어진 Thomas(1961)의 연구를 기반으로 하고 $J_2$ 소성 변형 조건, 힘의 평형방정식, 그리고 구성방정식을 이용하여 평면 변형 조건에서 발생하는 밴드의 각도를 해석적으로 유도하였다. 이 결과는 음향텐서를 이용한 기존의 연구 결과와 일치함을 확인하였다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

When a flat bar type metal specimen for general tension test is subject to incremental uniaxial tension, a narrow plastic shear band, so called luders band, is generated at some instance. This band typically has an angle to the axis of specimen and many early researches have been done to investigate...

주제어

#평면 변형   #루더스 밴드   #금속 재료   #불연속 변위각  

AI 본문요약
AI-Helper 아이콘 AI-Helper

* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

가설 설정

  • Thomas(1961)의 해법을 평면 변형 문제에 적용하기 위하여 1,2평면에서만 변형이 가능하고 모든 변수가 x1,x2의 함수인 경우를 가정한다. 이상적인 평면 변형(plane strain) 상태의 시편이 x2방향으로 균등한 인장 응력(uniform tension stress) τ(>0)를 받을 때의 응력텐서를 x좌표계(x1,x2축)에 대하여 나타내면 다음과 같다.
  • 인장 응력 τ가 계속 증가하여 어느 순간 소성 변형의 띠인 루더스 밴드가 생성되었다고 가정하자. 이 띠 안에서는 균질(homogeneous)한 소성 변형을 가정한다. 다른 불확실성을 고려하지 않은 경우 변형 후의 모양을 예측하면, y축에 대하여 선형으로 변하는 변위 벡터 ui를 다음과 같이 정의할 수 있다(그림 4).
  • 인장 응력 τ가 계속 증가하여 어느 순간 소성 변형의 띠인 루더스 밴드가 생성되었다고 가정하자.
  • 일반적인 금속 재료를 등방성 탄성-완전 소성(isotropic elastic-perfect plastic) 물질로 가정할 수 있다. 등방성 탄성 상태에서 편차 응력(deviatoric stress) #에 대하여 다음 관계식이 언제나 만족된다.
  • 평면 변형 상태에서 발생하는 루더스 밴드에 대한 지금까지의 연구는 대부분 음향텐서를 이용하여 이루어져 온 것에 반하여, 본 연구에서는 탄성-완전 소성 조건과 von-Mises 소성이론, 그리고 비압축성의 가정을 이용하여 해석적인 유도를 시도하였다. 그 결과로 기존의 음향텐서를 이용한 결과와 일치함을 보였다.
본문요약 정보가 도움이 되었나요?

질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
변형률 집중 현상은 무엇인가? 응력 시험에서 많이 사용되는 금속 시편은 그 하중으로 인한 응력이 항복 강도를 넘어선 이후에 소성 변형을 일으키는데, 그 응력 및 경계조건의 상태에 따라 여러 가지 형태로 변형한다. 특히, 일정한 폭과 두께를 가지는 인장 시편의 경우는 모든 부분에서 일정한 변형을 일으키는 안정된 상태에서 어느 순간에 특정 부분만 소성 변형을 일으키는 변형률 집중 현상(strain localization)이 발생하기 때문에 많은 학자들의 연구 대상이 되어 왔다.
네킹 모드란 무엇인가? 대표적인 변형률 집중 현상으로는 시편의 한 지점에서 소성 변형이 발생하면서 가늘어지는 네킹 모드(necking mode)와, 수평선과 일정 각도를 이루는 평행선 띠 안에서 변형이 집중적으로 발생하는 전단 모드(shear mode)로 나누어질 수 있다. 전체적으로 균질하고 직사각형 모양을 유지하고 있는 인장 시편에 천천히 인장력을 가하고 그 힘을 증가시켰을 때, 어느 순간에 일정 각도를 가지고 평행하게 발생하는 얇은 평행선 모양의 띠를 루더스 밴드라고 한다.
루더스 밴드는 무엇이 불안정하면서 동시에 불연속하게 되는 결과인가? 이러한 현상은 연속체의 변형이 불안정하면서 동시에 불연속하게 되는 결과로, 변형률 국소화(Strain Localization) 현상의 하나로 Lomer(1952), Thomas(1961), Rice(1976) 등의 연구로 시작하여 Park(2002), Zhang과 Jiang(2004)에 이르기까지 그 거동을 예측하기 위한 많은 연구가 수행되어 왔다. 이러한 연구들에서 주로 다루어진 내용은 루더스 밴드가 발생하는 필요 또는 충분조건과 밴드가 외력의 직각 방향과 이루는 각도의 해석적 예측이다.
질의응답 정보가 도움이 되었나요?

참고문헌 (9)

  1. 이상호, 이형기, 허용학 (2000) 수정된 2차 손상텐서를 이용한 손상된 구조체의 거동해석, 한국전산구조공학회 논문집,13(2), pp.257-270. 

    원문보기 상세보기

  2. Bigoni, D., Hueckel, T. (1991) Uniqueness and Localization. Part I: Associative and Non-Associative Elastoplasticity, International Journal of Solids and Structures, 28, pp.197-213. 

    상세보기

  3. Lomer, W.M. (1952) The Yield Phenomenon in Polycrystalline Mild Steel, Journal of the Mechanics and Physics of Solids, 1(1), pp.64-73. 

    상세보기

  4. Neilsen, M.K., Schreyer, H.L. (1993) Bifurcation in Elastic-Plastic Materials, Int. J. Solids Structures, 30, pp.521-544. 

  5. Ottosen, N.S., Runesson, K. (1991) Properties of Discontinuous Bifurcation Solutions in Elasto- Plasticity, Int. J. Solids Structures, 27, pp.401- 421. 

  6. Park, J. (2002) An Analysis of Strong Discontinuities in Thermo-Elasto-Plastic Solids, Ph.D. Dissertation, UC Berkeley. 

  7. Rice, J. (1976) The Localization of Plastic Deformations, Theoretical and Applied Mechanics, ed. by Koiter, W.T., pp.207-219. 

  8. Thomas, T.Y. (1961) Plastic Flow and Fracture in Solids, Academic Press. 

  9. Zhang, J., Jiang, Y. (2004) A Study of Inhomogeneous Plastic Deformation of 1045 seel, ASME J. Eng. Mater. Tech., 126, pp.164-171. 

저자의 다른 논문 :

관련 콘텐츠

저작권 관리 안내
섹션별 컨텐츠 바로가기

AI-Helper ※ AI-Helper는 오픈소스 모델을 사용합니다.

AI-Helper 아이콘
AI-Helper
안녕하세요, AI-Helper입니다. 좌측 "선택된 텍스트"에서 텍스트를 선택하여 요약, 번역, 용어설명을 실행하세요.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.

선택된 텍스트

맨위로