초록 ▼

□ 연구개요
중고주기 피로시험에 의한 탄성범위 S-N곡선과 피로한도 평가로는 현시대의 많은 기계부품의 실제적 수명평가에 부적절하므로, 본 연구의 최종목표는, 사용중 과도하중에 조우하는 경우를 시험하는 저주기피로(Low cycle fatigue, LCF)와 정상 사용중에 부하되는 저 스트레스 초고주기피로(very high cycle fatigue, VHCF) 시험방법을 개발하고 다층 복합구조로 피막처리된 금속구조재에 확장 적용하여 LCF/VHCF 피로손상 메커니즘을 규명하고 이들 소재에 대한 수명개선방법을 개발하는 것이다.

□ 연구개요
중고주기 피로시험에 의한 탄성범위 S-N곡선과 피로한도 평가로는 현시대의 많은 기계부품의 실제적 수명평가에 부적절하므로, 본 연구의 최종목표는, 사용중 과도하중에 조우하는 경우를 시험하는 저주기피로(Low cycle fatigue, LCF)와 정상 사용중에 부하되는 저 스트레스 초고주기피로(very high cycle fatigue, VHCF) 시험방법을 개발하고 다층 복합구조로 피막처리된 금속구조재에 확장 적용하여 LCF/VHCF 피로손상 메커니즘을 규명하고 이들 소재에 대한 수명개선방법을 개발하는 것이다.

□ 연구 목표대비 연구결과
<1차년도 목표> 고하중에 의한 기계구조용 금속의 LCF, 탄성범위내 하중에 의한 HCF시험의 손상진화 수명평가법 개발
성과: 압축반복응력, 인장반복응력, 완전교번응력부하시 피로한도 산출방법개발, 응력비에 따른 측정오차 비교 평가
<2차년도 목표> 원공노치를 도입한 구조금속에서 과도한 부하(LCF)와 중저 스트레스부하 (HCF)시험의 수명평가법 개발
성과: 원공노치 선단부 측정위치와 하중 주파수에 따른 소산열거동과 피로한도 산출, 소재별 피로한도 예측/비교평가, 기존 피로한도 측정법과의 비교
1차원 열전도식을 모사한 소산에너지거동의 분석법으로 정밀한 피로한도 산출법 개발과 표준화
열소산에너지 냉각속도거동과 음향방출특성을 반영한 피로한도 예측법의 개발과 유효성 비교
<3차년도 목표> LCF/HCF 시험평가법으로 FRP구조 피막처리 Al 합금재의 피로수명 개선. 성과: 변형률진폭에 따른 탄성계수와 히스테리시스 곡선의 변화량 비교 전변형률, TSED – 수명곡선에 따른 피로수명 평가, LCF/HCF 피로파괴거동과 FRP표피구조의 최적화
<4차년도 목표> LCF/VHCF 시험평가법을 다층표피 처리된 SPS구조재의 피로수명 개선. 성과: 표피처리에 따른 잔류응력생성과 표면거칠기 변화, 표피미세구조변화와 응력집중거동 산출, 피로강도와 수명에 미치는 피닝효과와 개선점

□ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성)
- 후속연구를 개발하여 새로운 연구비 신청에 활용
- 다층표피구조별로 LCF와 HCF 영역에서 S-N 곡선 해석하여 최적화 조건을 구하는 후속연구 개발
- 압축반복, 인장반복, 완전교번응력 부하시의 열소산거동이 서로 달라서 각 모드별 피로한도 산출법을 완성할 계획
- Al 합금에 대한 미소 열소산에도 원공노치법의 적용가능성과 한계를 연구하여 최적화 실험조건을 구할 계획
- 표피처리와 표피 미세구조변화, 표면 거칠기의 제거방법을 제시하여 이에 따른 획기적인 수명개선 결과를 산출할 연구계획

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 4
• 1) 구조금속에서 과도한 부하(LCF)와 저 스트레스부하 (HCF)시험의 수명평가법 개발 ... 4
• 2) 기계소재의 실제수준 과도하중에 의한 금속의 LCF, 탄성범위내 HCF시험의 손상진화 수명평가법 개발 ... 5
• 3) LCF/VHCF 시험평가법을 FRP구조 피막처리 Al 구조재에 확장 적용하고 피로수명개선 ... 6
• 4) LCF/VHCF 시험평가법을 다층코팅된 STS구조재에 확장 적용하여 피로수명개선 ... 7
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 수준 ... 8
• (1) 정성적 연구개발결과 ... 8
• (2) 세부 정량적 연구개발성과 ... 18
• (3) 목표 달성 수준 ... 19
• 4. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도(연구개발결과의 중요성) ... 19
• 5. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 20
• 6. 자체점검표 ... 20
• 7. 참고문헌 ... 20
• 붙임1. 세부 정량적 연구개발성과 ... 22
• 붙임2. 연구책임자 대표적 연구실적 및 증빙(요약문 및 사본) ... 27
• 끝페이지 ... 42