초록 ▼

균열있는 기계의 안전성 평가나 혹은 기계설계에서 균열의 존재를 가정하여 파괴가 발생하지 않도록하는 방법론적 파괴역학 분야에 관한 연구이다. 일반적으로 균열이 있는 물체는 하중을 받아 균열성장개시 균열성장 불안정성파괴의 3단계를 거치고 이들 각각은 역학적으로 서로 다른 형태와 조건으로 설명되었다. 기존의 방법은 응력강도계수를 이용한 선형탄성파괴역학이나 J- 적분을 이용한 탄소성파괴역학에서 응력이나 변형 에너지 항에 관해 서술되어 왔으나 본 연구는 균열진행 구동역을 진행된 균열 선단에 대한 균열선단 열림 변위 (CTOD)로 설명한

균열있는 기계의 안전성 평가나 혹은 기계설계에서 균열의 존재를 가정하여 파괴가 발생하지 않도록하는 방법론적 파괴역학 분야에 관한 연구이다. 일반적으로 균열이 있는 물체는 하중을 받아 균열성장개시 균열성장 불안정성파괴의 3단계를 거치고 이들 각각은 역학적으로 서로 다른 형태와 조건으로 설명되었다. 기존의 방법은 응력강도계수를 이용한 선형탄성파괴역학이나 J- 적분을 이용한 탄소성파괴역학에서 응력이나 변형 에너지 항에 관해 서술되어 왔으나 본 연구는 균열진행 구동역을 진행된 균열 선단에 대한 균열선단 열림 변위 (CTOD)로 설명한다. 평면응력의 무한평판에 대한 Dugdale 균열해석에 기초하여 유한한 크기와 임의 형상을 가진 균열시편에서 항복 규모에 제한이 없는 새로운 CTOD 수식이 제안되어 유한요소 해석으로 증명되었다. 평면변형 균열선단에서 가정된 항복띠내의 평균수직응력은 유동응력의 1.6배임이 밝혀졌다. 균열성장해석을 위해 미분균열진행에 필요한 CTOD 증분이 서로 일정한 비값을 갖는다는 임계균열선단 열림각 (CTOA) 조건을 이용하여 적분식으로 계산된 균열진행과 부하하중의 관계가 얻어진다. 한계하중에 이르기 까지 적분되고 실험적 정당성을 가지는 유효 유동응력의 결정방법이 제안되었다. 탄소강 SM45C의 3점 굽힘 파괴실험을 통해 측정된 파괴하중이 계산된 파괴하중과 비교되어 좋은 일치를 보여주었다. 이로써 탄소성파괴해석의 새로운 방법이 제시되었다.

Abstract ▼

An engineering method is suggested to calculated the applied load versus crack extension in the elastic - plastic fracture after crack initiation characterized by a critical crack tip opening displacement (CTOD). The condition for an increment of crack extension is set by a critical increment of C

An engineering method is suggested to calculated the applied load versus crack extension in the elastic - plastic fracture after crack initiation characterized by a critical crack tip opening displacement (CTOD). The condition for an increment of crack extension is set by a critical increment of CTOD, and the ratio of the two increments in assumed to be constant for a material of a given thickness. The constant ratio is also a critical crack tip opening angle (CTOA). Using the Dugdale approximation of crack-tip yielding, a new equation is CTOD is suggested for finite-size specimens in general yielding, and the equation is verified from a finite element analysis on three kinds of cracked specimens. The CTOD increment is divided into the two parts due to crack extension and load increment, and the increments are integrated up to the limit load on the unbroken ligament. An operational difinition of effective flow stress is given regarding to the specimen size and crack length. Experimental failure loads are tested on 3-point bend specimens and compared with predicted failure loads in good agreement.

목차 Contents

• 1. 서 론...8
• 2. CTOA 조건을 이용한 파괴해석...9
• 2.1 소규모항복...11
• 2.2 Dugdale 모델...12
• 2.3 Dugdale 모델의 일반 근사화...13
• 3. 유한요소해석에 의한 CTOD...15
• 4. 탄소강 SM45C의 파괴실험과 파괴하중예측...16
• 5. 문헌상의 실험결과에 응용...18
• 6. 참고문헌...19
• 부록 A. 파괴시험 시편의 응력강도계수와 한계하중식...21
• 부록 B. 부하접촉면의 3-점 굽힘시편의 한계하중...23
• Table 1-Table 12...25
• Fig 1-Fig 12...31