내압을 받는 외부 국부 감육 직관의 파손 기준 (Failure Criterion of Straight Pipe with Outer Local Wall Thinning under Internal Pressure)

서지정보

· 발행기관 : 한국동력기계공학회
· 수록지 정보 : 동력시스템공학회지 / 18권 / 1호 / 76 ~ 83페이지
· 저자명 : 김수영, 남기우

초록

본 연구는 고효율 가스 터-빈의 터빈 블레이드 및 핵융합로의 노벽구조에 사용될 SiCf/SiC 복합재료를 제조한 후, 비커스 압자에 의한 미세 균열의 크기를 제어하여, 이에 따른 균열의 배향 상관성 및 상온 강도 특성을 분석하고 SEM을 통한 균열 진전 거동을 관찰하는 등의 기계적 특성 분석을 실시하였다. SiCf/SiC 복합재의 표면균열은 파괴의 기점이 되지만, 균열진전에너지가 섬유/섬유 혹은 섬유/매트릭스의 계면접착강도를 극복하는데 소모되어 단상체 세라믹스와 같은 취성파괴는 일어나지 않는다. 즉, SiCf/SiC 복합재의 굽힘 강도는 임계 균열 크기까지 예균열의 크기와는 무관한 것으로 판단된다. SiCf/SiC 복합재는 섬유/섬유 또는 섬유/매트릭스의 계면 분리에 의하여 균열이 진전되므로 SiC 단상체와 같은 하중 조건에서 형성되는 균열의 크기가 크고 폭 또한 넓다. 따라서 SiO2 나노 콜로이드를 담금 코팅하거나 정수압 코팅 처리를 하고 열처리를 하여도 SiO2 산화물이 균열 저부까지 충분히 생성되지 않고 표면에만 불규칙적으로 생성되어 굽힘 강도의 회복에는 기여할 수 없다. SiC 단상 세라믹스의 최적 열처리 조건을 SiCf/SiC 복합재에 적용시킬 경우, SiC 세라믹스에서 보이는 강도의 회복, 균열 치유 거동은 일어나지 않으며, 오히려 계면 접착 강도가 감소하여 파괴 인성이 저하되는 것으로 판단된다.

영어초록

This study was carried out an experimental and finite element analysis on the fracture behaviorof straight pipes with local wall thinning under internal pressure. Local wall thinning was machined onthe pipes in order to simulate erosion/corrosion metal loss. The configurations of the eroded area has aneroded ratio of d/t=0.80∼0.92 and an eroded length of l=25, 50 and 102 mm. Three-dimensionalelastic-plastic analyses were also carried out using the finite element method, which is able to accuratelysimulate failure behaviors. In regards to the relation ship between pressure and eroded ratio, the criterionthat can be used safely under operating pressure and design pressure were obtained from this calculation. The results of this calculation were in relatively good agreement with that of the experiment.

참고자료

· 없음