[화학공학과] 연성파손이론

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목차

1. 개요
2. Creep 현상
3. 결론

본문내용

연성파손이론
정하중 하에서 연성재질은 파괴되지 않고 항복이 일어남으로써 응력이 재분포 된다. 판재를 스탬핑하여 성형 가공하는 예로써 알 수 있다. 항복을 발생시킨 하중은 잔류응력을 일으키는데, 동일방향(압축 또는 인장)의 다음 하중에 대해서는 탄성구간이 연장되는데 반해, 반대방향으로의 다음 하중에 대해서는 탄성구간이 오히려 감소하게 된다. 이것을 바우싱어 효과(Bauschinger effect)라고 한다. 연성파손은 매우 큰 소성변형 후에 나타나는 느린 균열이나 공극의 전파로 알 수 있다.
최대수직응력 이론(Maximum normal stress theory): 최대/최소 주응력 σ1, σ2가 재질의 인장/압축 파손강도와 동일한 크기가 될 때, 파손이 일어난다는 이론. 항복에 의한 파손은 인장강도에 도달했을 때, 파괴에 의한 파손은 극한강도에 도달했을 때, 발생한다. 이 이론은 취성재료와 같이 큰 소성변형이 일어나지 않는 경우에 잘 적용되며, 연성재료와 같이 큰 변형이 수반되고 전단응력도 항복에 중요한 역할을 하는 경우에는 적용하기 어렵다.
최대전단응력 이론(Maximum shear stress theory, Tresca Criterion): 최대전단응력이 재질의 최대전단응력 값에 도달했을 때, 항복이 시작된다는 가설. 어떤 점에서 최대전단응력은 세 개의 주응력 중 가장 큰 값과 가장 작은 값의 대수차의 반이므로 최대전단응력은 (σ1-σ2)/2이다. 즉, 인장강도의 절반 값에 도달했을 때 항복이 시작된다. 여기서, σ1-σ2는 응력밀도(stress intensity)라 정의하며, 연성재료의 인장파손은 45도 최대 전단면에서 발생한다. 풀림처리한 연성재료는 거의 이 이론에 따라 파손된다.그러나, 이 이론은 항복파손만을 예측하므로, 연성재료에 대해서만 유효하다. 최대전단응력 τmax는 σ1, σ2 평면에서 45도 떨어진 위치에서 발생한다. 이 이론은 원자레벨에서의 전단 slip이 항복응력과 관련이 있다는 사실로부터 제안되었다.
전단변형에너지이론(Distortion energy theory, Von-Mises Henky theory): 가장 널리 사용되며, von-Mises응력 또는 유효응력(σe)이 항복강도에 도달했을 때, 항복에 의한 파손이 발생한다는 이론이다. 이 응력은 변형률에너지 가설로부터 우래된 아래와 같은 식이다.
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