• Journal of the KSME
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• v.16 no.4
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• pp.41-48
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• 1976

재료의 피로문제에 대해서는 꽤 오래 전부터 많은 연구가 이루어져왔고, 피로의 현상파악에서부 터 피로이론의 구명, 나아가서는 실제문제로서의 피로설계, 피로수명예측 등에 기여한 업적은 아 주 크다 하겠다. 그러나 종래의 피로문제연구의 방향이, S-N 곡선에서 얻어지는 피로한계강도 (더 정확한 표현으론 피로파괴한계강동)에 바탕을 두고, 정력확적인 설계관례인 안전계수의 도입 을 빌려, 피로강도를 실용화할려는 선에서 이루어져 왔다고 보겠다. 재료의 피로한계강도란, 그 정의로 미루어, 다분히 정적으로는 극한강도 또는 피로강도의 개념에 견주어 질 수 있는 공칭응 력으로써 탄성학적으로 해석될 수도 없고, 다만 탄역성이론의 개념을 바탕으로 근사해석례만이 허용되고 있을 뿐이다. 재료에는 소위 평활재이건 절결재이건 간에 또 검출여부에 관계없이, 내외 부에 대소각종의 결함이나 역학적 불연속부가 잠재해있음은 이미 공지의 사실이며, 이들 결합, 불 연속부등이 외하중하에서 응분의 응력집중원이 되어 재료를 전반적인 파괴로 몰고 갈 수 있다 함 도, 또한 이러한 역학적거동이 피로파괴에 까지 확장해석될 수 있을 것이란 것도 이미 잘 알려져 있는 터이라 하겠다. 재료내외부의 제결합을 응력집중이 극대인 crack로 대체해서 외하중하에서 의 응력장거동을 해석한 선형탄성파괴역학(LEFM)은, 바로 이러한 실제재료의 강도설계에 보다 큰 정확성을 부여한 방법론적 학문이라 하겠고, 나아가서는 재료의 파괴기구를 파헤치는데 진일 보적인 역학적인 수법이라 하겠다. 취성파괴, 연성파괴에 바탕을 둔 파괴역학(LEFM)을 피로파괴 에 적용시키는 데는 상당한 문제점들을 수반할 것임은 충분히 인지되나, 제한된 경계조건하에서 의 적용 예는 종래의 어떤 방법에 의한 것 보다도 피로강도설계, 안전사용 피로수명예측 등에 획기적인 진전을 보여주고 있다. 파괴역학은 crack 재의 강도학이고, 더 구체적으로 음력학대계수 (stress intensity factor) K 또는 이와 연연되는 parameter 인 strain energy release rate(G), crack-tip plactic zone size r$_{p}$,.rho., crack-tip opening displacement .phi., strain intensity 등을 쓰는 재료강도학이기 때문에, 이 수법을 피로파괴에 적용시킴은, 종래의 공칭응력으로 피로 문제를 다루던 방법과는 판이하다 하겠다. 본고에선 파괴역학의 관점에서 피로구열의 안정성장을 논하고, 과거 10여년간의 피로 crack문제에 대한 연구방법, 실험방법 등을 소개하는 방향으로 고 를 진행시켜 나가겠다.

• Journal of the KSME
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• v.29 no.2
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• pp.106-117
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• 1989

어느 산업체이든 설계. 제작한 부품 또는 기계가 기대했던 수명에 달하기전에 부셔지는 경우를 여러 번 당하였으리라 믿는다. 이러한 많은 파괴 현상중 가장 빈도가 많은 것이 피로 파괴인데 피로 파괴의 근본적인 개념을 아직 우리나라 산업체에서는 습득하고 있지 못한 관계로 피로 파 괴원인을 분석하고 방지대책을 세우는데 여러 가지로 어려움을 느끼게 된다. 그 큰 이유중 하 나는 피로 파괴학(fatigue fracture engineering)의 역사가 짧고 또 아직까지 국내 대학 학부 교과 과정에서 심도있게 다루고 있지 않고 있기 때문이라 생각한다. 앞으로 제품의 품질면에서 국제 경쟁력을 높이며 새로운 착상에 의한 신제품을 개발하기 위해서는 이 분야의 사전지식은 필수 적이다. 이러한 의미에서 본 글에서는 산업체에 종사하시는 분들 중 이 분야에 대해 별다른 지 식이 없는 분을 위해 개략적인 개념을 중심으로 피로 파괴학을 소개하고자 한다.

• Journal of the KSME
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• v.28 no.4
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• pp.349-365
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• 1988

항공기 엔진, 발전 설비, 원자로 등과 같이 고온에서 작동하는 구조물 및 부품은 피로 파괴, 크립 파괴 또는 복합된 크립-피로(creep fatigue) 파괴에 대비하여 설계될 것이 요구된다. 관련 소 재를 살펴보면 항공기 엔진에 많이 사용되는 nickel-based superalloy로부터, land-based turbine rotor 등에 사용되는 low alloy ferritic steel 등으로 다양하다. 이외에도 austenitic stainless steel(Type 300 series)이 원자로에 많이 쓰이고 있다. 따라서 이러한 여러 가지 재료에 대한 고온 피로와 복합된 크립 파괴에 대하여 많은 연구가 진행되어 왔고, 앞으로도 보다 안전한 설 계를 위하여 계속될 전망이다.

• Journal of the KSME
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• v.29 no.2
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• pp.118-124
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• 1989

피로파괴의 발생원인을 살펴보면 다음과 같이 4가지로 구별된다. (1) 설계불량 (2) 가공불량 (3) 소재불량 (4) 부적절한 사용 그러나 현재 기계설계시 일반적으로 형상계수 및 충격계수를 포함한 안전율을 여유있게 고려하기 때문에 피로강도가 간접적으로 설계시 반영되어 피로파괴는 주로 가공이나 원소재 불량 및 사용상의 부주의에 의한 경우가 대부분이다. 즉 기계가공 도중에 노치가 유입되어 응력집중을 발생시키거나, 규정된 표면처리 혹은 열처리가 이루어지지 못해서 재료의 피로강도가 저하한 경우가 많으며, 소재 역시 비금속 개재물이 다량 함유되어 있거나 열처리 특성이 조악한 소재가 사용되어 요구되는 강도를 확보하지 못한 경우도 많다. 그 반면 사용자 측에서도 설계강도를 무시한 과부하를 인가하거나, 부식환경 혹은 고온에서 사용하여 피로파괴를 촉진시키는 경우도 있으므로 사용자도 설계조건을 인식하여 그 한계를 넘지 않도록 해야 한다. 피로파괴는 단순한 원인에 의한 경우가 적고 복잡한 여러 형상이 중첩되는 경우가 많기 때문에 해석하기 어려운 경우가 많다. 결국 피로 파괴의 방지는 피로강도를 저하시킬 수 있는 요인들을 종합하여 설계단계에서부터 최종 사용단계까지 지속적인 관리에 의해서만 달성 될 수 있다.

• Journal of the KSME
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• v.18 no.1
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• pp.34-41
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• 1978

일반적으로 피로파괴의 사고원인으로는 무적합한 설계재질의 불량, 공작 및 기계조작의 미스등이 있다. 어떤 기계에 대한 파괴원인규명이 확실할 경우에는 그 대책도 쉽게 강구되지만, 원인규명이 불확실한 경우에는 매우 어렵게 된다. 만일 어떤 기계에 대하여 사고의 원인이 될만한 제인자들 에 대한 보완이 잘되어 있다고 하더라도 파괴가 일어 났다고 하자, 그러면 설계자는 안전설계를 하였는가또는 파괴에 대한 대책을 어떻게 강구하는게 좋을 것인가 하는 문제로서 고심하게 된다. 이러한 경우, 먼저 생각할 수 있는 것은 사용재료의 선택 및 가공 또는 열처리가 제대로 되었다 고 하더라도 피로강도에는 Scattering현상이 발생한다는 것을 고려하는 것이 좋겠다. 이러한 경우 설계자는 Scattering을 충분히 고려하여 파괴가 일어나지 않는 설계를 할 필요가 있고, 설계개선 에 따라서 미지의 Scattering을 보완할 수 있는 문제를 생각할 수 있어야 할 것이다. 그렇기 때 문에 설계자는 특히 피로강도에 관한 충분한 지식을 가지고 강도에 대한 Scattering에 대해서도 경험을 쌓고 새로운 자료 에 관심을 기울려 피로파괴방지에 노력하는 것이 좋을 것이다. 따라서 본 원고에서는 독자 제현께서 이미 알고 있으리라 믿어지는 내용을 간추려 보기로 하였고, 내용 별로 는 (1) 설계의 본찰, (2) 재료의 선택과 열처리, (3) 피로지동에 영향을 주는 열처리의 제인 지, (4) 피로파괴와 설계, (5) 안전설계, (6) 신뢰성과 안전성등에 대하여 기술하여 보겠다.

• Journal of Welding and Joining
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• v.22 no.2
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• pp.3-7
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• 2004

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)

• Bulletin of the Society of Naval Architects of Korea
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• v.30 no.1
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• pp.49-55
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• 1993

구조물의 피로파괴 현상과 이에 대한 제어기술의 현황을 선형파괴역학적 접근방법을 중심으로 간략히 정리하였다. 현재까지의 연구결과들이 결집되므로써 피로파괴 제어기술 분야의 기초기술은 거의 정립된 단계에 이른 것으로 보여진다. 그러나 구조물의 사용환경은 고응력, 고온 또는 초저온 등으로 더욱 가혹해지는 경향이 있고 고장력강과 복합재료 등 신소재의 사용범위 확대에 의한 경량화 구조설계의 실현, 그리고 생산성 향상을 위한 용접구조물의 보편화 등에 따라 파괴역학의 적용분야는 점차 확대되고 있으며 이를 뒷받침하기 위한 기초 및 응용연구의 필요성도 더 커지고 있다.

• Magazine of the Korea Concrete Institute
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• v.5 no.3
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• pp.116-124
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• 1993

지간 2ｍ인 RC바닥판을 모델로 하여 송정등이 연구한 실험결과를 기초로 피로파괴 가능성에 대하여 규명하였다. 같은 Md/Udptj 콘크리트 강도 240kg/$ extrm{cm}^2$이 210kg/$\textrm{cm}^2$보다 피로파괴 수명이 길게 나타나고, 유효높이 14,15cm는 Md/U를 크게 하여도 피로파괴수명에는 큰 증가가 없는 것으로 나타나고 있다. 같은 조건에서 92년판 시방서에 의해 설계한 단면이 85년판 시방서에 의해 설계한 것보다 피로파괴수명이 약 50% 증가된 것으로 나타나고 있으나, 양 시방서에 의해 설계된 단면 모두 펀칭전단 피로파괴가 일어날 수 있으므로 바닥판의 최소두께를 조정해야 할 필요가 있다.

• KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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• v.7 no.2
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• pp.9-20
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• 1987

The main object of this study are to investigate an effect of the characteristics of materials and to seize the behavior of fatigue failure of asphalt pavement with the results of laboratory tests for asphalt mixtures. In order to prove the practical application of applied methods, the relationships between temperature, depth of asphalt layer, elastic modulus and the number of fatigue failure by the results of elastic theory and fatigue failure envelope are also considered.

• Journal of the KSME
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• v.24 no.3
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• pp.193-202
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• 1984

본고에서는 피로파괴에 관하여 크게 두가지로 나누어서 설명한다. 첫째 피로현상에 의하여 생기는 피로파면형태 및 전위조직에 관하여 설명하고 그 다음에는 피로균열의 생성기구에 관하여 피로균열의 각 단계별로 설명하고 파면의 특성에 관하여 파괴역학적인 수법도 사용하여 설명한다.