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핵심어 | 질문 | 논문에서 추출한 답변 |
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피로파괴과정의 특징은? | 피로파괴과정은 피로하중에 의한 균열발생, 진전과 최종파단과정으로 나누어 생각할 수 있으며, 이중에서 최종파단 수명은 전체 피로수명에서 보면 상대적으로 무시할 수 있어 균열발생과 진전과정이 중요하다. 통상적인 기계구조물에서는 거시적인 균열발생수명을 기준으로 설계하여 피로한도 등의 피로강도를 기준으로 설계하지만, 경량화를 통한 고성능화나 고도의 신뢰성이 요구되는 항공기나 원자력 발전설비 등의 설계에 있어서는 피로균열진전 문제가 매우 중요하다. | |
통상적인 기계구조물에서는 무엇을 기준으로 설계를 하는가? | 피로파괴과정은 피로하중에 의한 균열발생, 진전과 최종파단과정으로 나누어 생각할 수 있으며, 이중에서 최종파단 수명은 전체 피로수명에서 보면 상대적으로 무시할 수 있어 균열발생과 진전과정이 중요하다. 통상적인 기계구조물에서는 거시적인 균열발생수명을 기준으로 설계하여 피로한도 등의 피로강도를 기준으로 설계하지만, 경량화를 통한 고성능화나 고도의 신뢰성이 요구되는 항공기나 원자력 발전설비 등의 설계에 있어서는 피로균열진전 문제가 매우 중요하다. | |
균열닫힘현상은 무엇인가? | 1971년 Elber는, 인장하중에서는 열리고 압축하중에서는 닫히는 이상적인 절단균열(saw cut crack)과는 달리 피로균열은 인장하중 하에서도 닫힌다는 균열닫힘현상을 밝힌 이래 균열닫힘은 피로균열을 지배하는 가장 중요한 인자로 인식되어 오고 있다. 그림 4에서와 같이 피로하중에 의해 균열선단에는 소성역이 형성되고 균열은 그 소성역을 관통하여 진전하게 된다. 탄성영역에 의해 구속되어 있던 소성영역은 균열진전으로 새로운 자유표면이 생기게 되면서 균열면이 변형을 하게 되어 균열면에는 인장변형이 남게 된다. 이 잔류인장변형으로 인해 인장하중상태에서 균열면이 균열선단으로부터 닫히기 시작하며 하중이 0이 되면 균열면은 압축응력 상태로 된다. 하중이 다시 부하되기 시작하면 균열면의 잔류압축응력보다 큰 인장응력이 작용해야만 균열이 열리기 시작한다. 인장응력을 받고 있다고 하더라고 균열이 닫혀 있다면 균열진전에 영향을 주지 않으므로, 균열이 완전히 열려 있는 동안의 응력만이 균열진전에 영향을 주게 된다. 그러므로 그림 5의 응력-변위선도에서 균열열림응력 σop 이상의 응력성분, 즉 유효응력폭 Δσeff(=σmax-σop)만이 균열진전에 기여하게 되며, Elber는 Δσ 대신에 Δσeff에 대응하는 유효응력강도계수폭 ΔKeff을 이용하여 Paris 식을 다음과 같이 수정·제안하였다. |
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