초록 ▼

□ 연구의 목적 및 내용
⊙ 본 연구는 스테인리스강의 피로 균열 성장 기구를 이해하기 위하여 중성자 회절을 이용하여 피로균열 끝단에 분포하는 잔류응력 및 내부응력 발전 거동을 정량적으로 분석하고 균열 속도와의 상관 관계를 규명하는게 목표임
⊙ 연구내용으로는 피로균열 히스토리가 다른 두 개의 시편을 준비하여 피로균열 실험 수행
⊙ 중성자 회절을 이용하여 시험편 내부 및 표면에서의 잔류응력 변화 측정
⊙ 외부 하중 부과 시 시험편 내부 및 표면에서의 응력 변화 거동 실시간 분석
⊙ 내부응력과 균열속도와의 상관

□ 연구의 목적 및 내용
⊙ 본 연구는 스테인리스강의 피로 균열 성장 기구를 이해하기 위하여 중성자 회절을 이용하여 피로균열 끝단에 분포하는 잔류응력 및 내부응력 발전 거동을 정량적으로 분석하고 균열 속도와의 상관 관계를 규명하는게 목표임
⊙ 연구내용으로는 피로균열 히스토리가 다른 두 개의 시편을 준비하여 피로균열 실험 수행
⊙ 중성자 회절을 이용하여 시험편 내부 및 표면에서의 잔류응력 변화 측정
⊙ 외부 하중 부과 시 시험편 내부 및 표면에서의 응력 변화 거동 실시간 분석
⊙ 내부응력과 균열속도와의 상관관계 해석

□ 연구개발성과
⊙ 일정한 반복하중 도중에 과부하를 받는 경우가 일정한 반복하중만 받는 경우에 비하여 피로균열속도의 차이가 상당히 지연되는 것을 실험적으로 확인함
⊙ 강한 침투율을 갖는 중성자를 이용하여 표면 분석이 아닌 시편 내부의 응력분포를 측정하였음.
⊙ 과부하를 받는 시편의 경우 일정한 반복하중만 받은 시편에 비하여, 균열 열림 방향과 진행방향으로 강한 압축응력이 형성되어 있음을 측정함.
⊙ 과부하를 받은 후 균열지연 현상이 가장 크게 나타나는 지점까지 균열을 성장 시킨 후 잔류응력 분포를 살펴본 결과, 과부하가 부과된 지점부터 균열 끝단 사이에 가장 큰 압축응력이 형성되어 있었으며, 이러한 압축응력이 균열 성장 구동력을 낮춰 균열 성장 속도를 지연시켰다고 생각됨.
⊙ 시험편의 중간과 표면에서의 균열 끝단 주변의 응력분포를 비교해 본 결과, 표면 쪽에 좀 더 큰 압축 응력이 형성되어 있었음.
⊙ 외부 응력이 부과될 때, 과부하가 부과된 시험편에서 표면부분과 중간부분의 응력변화를 관찰한 결과, 시험편의 중간부분에서는 외부응력이 증가 할수록 그 응력이 균열의 끝단 위치와 균열의 진행방향에 집중되어 응력변화의 폭이 크게 관찰되었음.
⊙ 반면에, 표면부분에서는 중간부분과는 반대로 균열의 끝단위치와 균열의 진행방향에서는 응력의 변화 폭이 작게 나타나고, 오히려 이미 균열이 지나온 위치에서 응력의 변화가 크게 관찰되었음.
⊙ 응력변화의 폭의 크기는 균열 성장의 구동력을 의미하며, 시편별 측정한 응력변화 폭을 이용하여 균열 속도와의 상관 관계를 규명하였음.

□ 연구개발성과의 활용계획(기대효과)
⊙ 본 연구에서 제안하는 중성자 빔의 사용은 재료 내부에서 일어나는 미세조직의 변화를 실시간 비파괴적으로 측정이 가능하기 때문에 공학과 과학에의 활용이 많을 것으로 기대함.
⊙ 특히 중성자의 공간 분해능을 이용하여 재료 내부의 서로 다른 부분에서의 위치별 정보를 얻을 수 있는 것이 사용 기술의 가장 큰 장점이며, 이는 본 연구에서 측정했듯이 시편에 있는 균열의 중간부분과 표면부분을 위치별로 정량적인 응력 분포를 얻을 수 있음. 이러한 정보는 소재의 위치별 취약 부위를 실험적으로 측정해 낼 수 있기에 소재 신뢰성 향상에 도움이 됨.
⊙ 재료 내부에 내재되어 발전되어지는 내부 응력분포를 정량적으로 실시간 분석이 가능했기에 그 동안 분석 툴의 부재로 잘 이해되어지지 않았던 피로파괴 기구를 해석할 수 있는 소중한 기회를 제공하므로 재료공학 및 기계공학의 학문적인 발전에 기여를 함.
⊙ 시편 중간 및 표면에서의 응력변화거동이 균열 구동력 및 균열속도에 미치는 영향이 규명되었음. 얻어진 연구결과는 구조물들의 잔류수명예측에 직접적으로 영향을 줄 것으로 기대함.

(출처 : 요약문 4p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제 출 문 ... 2
• 보고서 요약서 ... 3
• 요약문 ... 4
• 목차 ... 5
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 6
• 가. 연구개발의 목적 ... 6
• 나. 연구개발의 필요성 ... 6
• 다. 연구개발의 범위 ... 7
• 2. 연구수행내용 및 성과 ... 8
• 가. 이론적, 실험적 접근 방법 ... 8
• 나. 연구내용 ... 12
• 다. 연구개발 성과 ... 23
• 3. 목표 달성도 및 관련분야 기여도 ... 24
• 가. 목표 달성도 ... 24
• 나. 관련분야 기여도 ... 24
• 4. 연구개발성과의 활용 계획 ... 25
• 끝페이지 ... 26