임계전단응력 : 외력 증가로 인해 임계값에 도달하면 슬립이 일어남, 이때 전단응력-슬립이 일어나기 위한 최소한의 전단응력
재료의 파괴 종류와 형식
- 파괴까지 소성변형 또는 흡수에너지의 다소에 따라 연성(사전징후O)과 취성(사전징후X)파괴
- 금속조직학적인 파괴의 경로에 따라 결정립내 파괴와 결정립계파괴
- 결정학적인 양상에 따라 전단파괴와 벽개형파괴
- 외관상의 파면형태에 따라 섬유상 파괴와 결정립상 파괴
- 환경에 의한 외적 조건에 따라 정적파괴,피로파괴,충격파괴,크리프파괴
연성파괴 : 파괴에 이르기까지 균열의 형성,성장에 많은 흡수에너지가 소요되어 큰 소성변형을 동반한 파괴
공동(Void)의 생성 - 공동의 합체 - 균열로 성장 - 전파되어 최종파단
취성파괴 : 균열이 발생하면 소성변형이 없이 매우 빠르게 전파되어 파단에 이르는 파괴
연성이 아주 큰 재료 : (상온 :Pb,Au) 고온 : 일반적인 금속,중합체,유리
보통의 연성재료
취성재료 : 세라믹,냉각 금속
피로파괴 : 반복하중을 받는 부품은 미시적손상의 누적에 의해 이러한 파손이 발생한다.
이러한 일련의 과정은 피로라 불리고 이러한 파괴를 피로파괴라 한다.
일반적으로 설계의 관점에서는 응력진폭을 피로한도 이하로 함으로써 피로파괴가 발생하지 않는 무한수명으로 설계한다.
균열이 발생한다고 바로 파괴가 일어나지 않기 때문에 어느정도 안전한지 평가 후, 균열의 성장 및 잔여 수명을 평가하여야함.
초기과정 : 슬립선 발생 -> 슬립선 증가
균열발생 및 진전 : 슬립 띠중에 균열 발생 -> 균열진전 -> 피로파괴
- 돌출부와 함몰부에 응력집중효과를 초래하여 슬립의 집중촉진,균열성장,피로파괴가 발생함.
양진응력파형
평균응력 = 0 응력비R = -1
편진응력파형
최소응력 = 0 응력비R = 0
피로설계
안전수명설계 : 피로균열이 발생하지 않은 것을 조건으로 하는 설계
손상허용설계 : 피로균열진전을 어느정도 허용하는 설계
선형탄성파괴역학에서 균열이 받을 수 있는 하중의 형태는 총 3가지
1. 열림 : 응력이 균열면에서 수직으로 작용 - 개구모드 (가장 보편적이고 위험함)
2. 면내전단 : 면내전단 힘에 대응 - 전단모드
3.면외 전단 : 면외전단 힘에 대응 -찢김모드
응력집중계수 - 어떤 모양의 노치에 대응하여 응력이 집중되는 정도를 표시하는 계수
K= 시그마최대/시그마평균
응력확대계수 - 균열 선단에서의 응력 집중이 어느 정도가 되면 파괴에 영향을 미치는가 나타내는 계수
피로설계
1단계 : 초기결함의 크기 결정, 최악의 결함을 가정한다.
2단계 : 응력해석 수행, 구조물에 작용하는 하중에 대한 응력해석을 수행하여 결함 부위의 응력을 계산
3단계 : 응력확대계수 해석 수행
4단계 : 파괴인성 결정 Kic값의 계산
5단계 : 취성파괴평가
6단계 : 피로성질 결정
7단계 : 피로수명 평가
환경파괴 : 기계,구조물이 액체나 기체의 환경 분위기에서 이상하게 낮은 하중 또는 짧은 기간 내에 파괴하는 현상의 총칭
->정하중 하에서 발생하는 응력부식 파괴, 반복 하중 하에서의 부식피로파괴 등이 있다.
응력부식균열 : 재료가 인장응력이 작용하는 하에서 환경의 영향 때문에 취화하여 파괴하는 형상 - 취성
취화 : 연성을 가진 재료가 주위환경으로 인해 연성이 저하되어 무르고 약해지는 성질 즉, 부서지기 쉬운 성질을 갖는것
취하는 일반적인 온도 인해 야기되며, 저온취성, 청열취성,적열취성,수소취성 등이 있음.
부식피로 : 기계부품이나 구조물이 물,해수 그 밖의 부식환경에 노출되어 부식환경에 처해있는 상태로 피로강도가 현저히 저하하며 공기 중에서의 피로와 다른 거동을 나타내는 것
응력부식균열이 일어나기 쉬운 합금과 부식환경
합금 : Al합금, Mg합금, Au합금, 탄소강,저합금강,오스테나이트계 스테인리스강,마텐자이트계 스테인리스강
부식환경 : 대기,NaCl 수용액,해수,물,해안의대기,수증기,암모니아증기,NaOH수용액,해수,고온수,염화물수용액,고온고압수,NaCl수용액..
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