본 강좌(V)에서는 특히 연성파괴의 개요와 그 기구에 대하여 기술하여 보겠다. 기술하는 내용은 연성파괴의 형식, 연석파괴에 대한 역학적인 금속조직학적 인자와의 관계 및 연성파괴에 대한 이론적인 취급의 일예등이며, 이들에 대한 개요를 가능한 범위내에서 서술식으로 기술하겠다. 본 강좌는 학회지 내용을 보다 쉽게 하자는 편집 방법에 따라 매우 기초적인 것만을 다루었다.
향후 급속히 증가할 것으로 예측되는 전력수요에 대비한 새로운 대전력 수송방법의 필요성이 최근 선진국들을 중심으로 강하게 대두되고 있다. 이러한 목적에서 초전도 케이블이 필요하나 신뢰성, 안정성, 결제성을 보장하기 위해서는 극저온절연 기술이 반드시 해결되어야 한다. 특히 고온 초전도체를 사용하는 초전도체 케이블의 냉각 및 절연재료로 사용될 액체 N$_{2}$(LN$_{2}$)의 절연파괴특성은 중요하다. 본 논문에서 LN$_{2}$의 절연파괴에 미치는 기포의 영향을 조사하고 정침에서는 정 Streamer, 부침에서는 기포파괴기구의 가능성을 검토하였다.
최근 에너지 절약면에서 초전도 케이블에 관심을 모으고 있다. 그러나 케이블의 수명과 신뢰성을 보장하기 위해서는 극저온 절연기술이 반드시 필요하다. 본 논문에서는 극적은 기체 질소의 절연파괴특성과 기구에 대해 보고한다. 극저온 기체 질소(300K-93K)의 절연파괴전압은 액체 질소(77K)의 경우의 1/4~1/6배정도 낮으며 온도와 기체밀도에 의존한다. 또한 비등점근처의 온도영역을 제외하고는 Paschen의 법칙이 성립한다.
재료에 단순 인장시험에 의해 구한 항복강도의 2/3의 축응력을 부가하면, 소성변형과 파괴는 일어나지 않지만, 상당한 사이클로 반복하여 부가하면, 파괴가 일어난다. 이것을 피로파괴라고 한다 대부분의 구조물이나 기계부품은 재료의 항복응력 이하의 반복하중을 받으면서 작동되므로, 피로파괴가 자주 발생한다.(중략)
프리캐스트 프리스트레스트 콘크리트 상자형 교량의 정착부에 프리스트레스 힘이 도입되면, 과다한 국부집중 하중으로 인하여 균열이 발행할 수 있으며, 최근 이러한 교량의 건설시 텐던을 따라가며 심각한 균열이 발생한 경우가 있다. 본 논문은 프리캐스트 프리스트레스트 콘크리트 상자형 교량의 정착부에 발생하는 국부집중 응력의 분포 특성을 규명하고, 이를 토대로 파괴기구 고찰함에 목적이 있다. 이를 위하여 정착부 파괴에 직접적인 영향을 미치는 단면의 형상, 텐던의 배치상태, 국부보강 철근의 형태 및 구조보강 철근량 등을 변수로 하는 역학적 거동 실험 및 해석 연구가 수행되었다. 위의 실험 및 해석연구결과 정착부 파괴양상이 규명되었으며, 프리스트레스 정착부의 새로운 파괴기구 개념이 제시되어, 정착부 파괴과정을 적절히 설명하고 있다.
금속재료의 파괴에 대해 옛부터 많은 연구가 행해져 왔다. 그러나 실제의 구조부제에 따라서는 그 파괴가 순간적으로 생기는 경우가 많아서 그 파괴를 실험적으로 파악한다는 것은 어렵다. 그러나 최근 전자현미경의 진보로 파괴면을 관찰하는 일이 쉬워지고 파괴과정이나 그 미시기구가 더욱 충실히 밝혀지므로서 electronmicro-fractography 라 불리우는 학문체계가 형성되기에 이르 렀다. 따라서 본 해설에서는 금속재료의 파괴와 fractography에 대해 설명하고, 파괴역학의 기 초적개념에 관해서 해설하고, 최후로 하나의 응용으로 파괴사고의 사고예해석(case study)에 대한 개설을 하기로 한다.
세라믹은 금속에 비해서 밀도가 낮고, 내마멸성이 우수하고, 열팽창계수가 작고, 높은 온도범위에 걸쳐서 안정성과 경도를 유지함으로 기계구조용재료로서 유망시 되고 있다. 앞으로 세라믹부품에 대한 수요는 더욱 증가하리라고 예상하고 있으며, 세라믹의 응용이 시도되고 있는 부품은 더욱 다양화되어가고 있는 추세이다. 그러나, 세라믹재료에 관한 신뢰할만한 데이터베이스는 확립되지 못한 상태이고, 트라이보시스템에 관한 수명예측과 설계를 위한 기초 자료도 확립하지 못한 상태에 있다. 세라믹재료에 관한 수명예측과 설계를 위해서는 세라믹재료의 트라이보시스템(tribosystem)에서의 마멸기구의 규명과 마멸율을 평가할 수 있는 마멸식을 구하는 것이 가장 기본적인 과제라 할 수 잇다. 따라서 본 연구에서는 최신 기법에 의해서 제조된 HIP제 질화규소와 지르코니아를 실험재료로 하여 무윤활하에서의 미끄럼 마찰$\cdot$마멸실험을 수행하여 마찰$\cdot$마멸특성을 규명하고, SEM을 이용한 마멸면의 미시적 관찰을 통해서 세라믹의 마멸기구를 조사하여 세라믹마멸기구의 마멸모델을 제히하고자 한다. 제시된 마멸모델에 파괴역학을 도입하여 이론해석과 고찰을 수행하여 보다 실용적인 세라믹의 마멸율을 평가할 수 있는 새료운 무차원파라메타를 제안하고자 한다.
최근 기기절연에 부과되는 제요구가 많아지고 특히 전계강도의 증대, 사용환경의 다양화, 장기수명의 보증및 신뢰성 확립등의 견지에서 볼때 고분자의 절연에 많은 문제점이 제기되어 있으며, 이를 해결하기 위하여 물성론적 입장에서의 구명이 요망되어져 있는 실정이라 하겠다. 이러한 취지에서 고분자절연재료의 절연파괴를 고찰하기 위하여 역사적 배경으로부터 절연파괴기구에 대하여 간단히 기술하고저 한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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