• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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• 2011.05a
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• pp.22.1-22.1
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• 2011

산업의 발달과 더불어 수송기기를 포함한 각종 구조물의 경량화에 따라 피로파괴에 대한 관심이 높아지고 있다. 과거에는 피로균열생성과 피로균열전파를 구분하지 않는 S-N (stress-cycles to failure) 피로 개념을 이용하여 구조재의 피로 거동을 이해하고자 하였다. 그러나 최근에는 모든 구조물에는 균열이 존재한다는 가정에서 시작된 파괴역학(fracture mechanics)에 기초한 피로균열성장 개념을 이용하여 피로에 대한 저항성이 큰 구조재를 개발하고 있으며, 구조물의 피로수명을 예측하고 있다. 본 발표에서는 미세조직, 인장특성, 용접이나 부식 환경 등이 금속의 피로 및 피로균열성장(fatigue crack propagation)에 미치는 영향에 대한 논하고자 한다.

• Journal of the KSME
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• v.17 no.1
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• pp.32-39
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• 1977

파괴역할적으로 피로문제를 다룰 때는 언제나 crack의 존재를 전재로 한다. 재료가 피로하중을 받아 파괴에이르는 과정의 설명은, 일차적으로는 피로에의한 crack의 발생이고, 다음단계로는 발 생한 crack들의 상호연결 또는 성장을 거쳐 최종적으로 파단에 이른다는 순서로 이루어진다고 보 기 때문이다. 또한, crack의 존재를 전제로 하더래도 crack청단의 응력장이 탄성론적으로 해석될 수 있어야함도 절대적인 전제가 되고 있다. 모든 피로제엔 각경형태의 crack발생, 성장이 관찰되 고 있는데, 이들 모든 crack들이다. 파괴역학적으로 다루어 질 수 있는 것은 물론 아니고, 아직도 K해석이 도어있지 않은 crack들이 많이 남아 있는 것이다. 예컨대 회전굽힘 피로시험편에서 관찰 되는 각종 형태의 표면피로 crack들은 응력해석의 곤란 때문에 아직은 이들에 적용시킬 K의 표 식이 없는 실정이라 하겠다. 이들 crack에 대해서는 K해석 뿐만 아니고, 피로역학적인 다른 Factor 즉 $r_{p}$라든가 .phi.같은 것들도 이해색상태에 있어 이 분야에의 연구가 많이 기대되고 있는 실정이다. Crack에 대한 연구는, 그것이 파괴의 전제가 되기 때문에 큰 의의를 갖는다고 보 겠는데 표면 Crack이 연결 또는 성장해서 시편의 전주를 완전히 일주 했어도 그것만으로는 바로 재료의 파괴에 직결이 되지 않는 것도 이 시험편의 특색이라 하겠다. 물론 회전굽힘 피로시험편 외에도 K해석이 되어있지 않은 경우는 아직도 많으며, K가 해석되어 있는 경우에 대해서도 정확 한 경계조건 등을 잘 검토해 가면서 응용함이 옳을 것이다. 화전굽힘피로의 경우나 그밖의 예에 서와같이 정확한 K해석이 이루어져 있지 않드래도 연구자에 따라 "Effective Streess Intensity Factor"라는 것을 쓰는 예도 왕왕있는데, 이에는 상당한 검토와 타당성제가 요구되고 있으며, 그 사용가능성여부에 대해서는 논란이 많이 따르는데 상례이기도 하다. 몇가지의 피로구열해석예를 들어보기로 한다. 들어보기로 한다.

• KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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• v.14 no.6
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• pp.1319-1327
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• 1994

Since fatigue cracks in rail can be the source of fractures and subsequent derailments, quantitative evaluation of the fatigue behavior and fracture properities due to the analysis results of laboratory test are drawn on the basis for predicting fatigue life and making a decision of safe inspection interval. Charpy V-notch and fracture toughness behavior were evaluated from the results of Charpy impact test. Fatigue test was performed by using CT type specimen under constant amplitude loading, and finally the effects of the following parameters; crack orientation, temperature, and stress ratio, on the fatigue crack growth behavior were studied.

• Journal of Ocean Engineering and Technology
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• v.3 no.2
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• pp.87-100
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• 1989

해양구조물의 원통형 조인트에 대한 파괴역학적 피로수명 산출방법이 개발되었다. 개발된 방법을 이용해서 2평면 K형 조인트에 대한 피로수명을 구체적인 파괴역학적 방법으로 산출 하였다. 이 분석을 위해 용접부위 표면균열의 응력확대 계수를 3차원 유한요소법에 의해 계산하였다. 계산된 결과에 의하면 용접부위 표면균열 첨단은 단순한 Mode I형태를 보이지 않고 Mode I, II, III이 복합된 형태임이 입증되었다. 계산된 응력확대 계수를 사용해서 16개의 용접부위균열 성장형태를 일반적인 피로균열 성장법칙을 적용해서 계산하였고, 균열성장의 안정분석을 통해 각 균열의 최종 파괴상태를 파괴해석도면(failure assessment diagram)법을 이용해서 계산하였다.

• Journal of Power System Engineering
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• v.6 no.1
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• pp.61-67
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• 2002

15Cr-5Ni 석출강화 스테인리스강 3종류의 피로균열 발생과 성장 특성 및 파괴인성에 대하여 노치함수로서 연구하였다. 3종류강의 열처리 조건은 $482\;^{\circ}C,\;579\;^{\circ}C$ 및 $621\;^{\circ}C$이다. $621\;^{\circ}C$에서 4시간동안 열처리한 시험편 C는 약 $280\;MPa\;\sqrt{m}$의 가장 높은 파괴인성을 보였으며, 3종류에서 피로균열 성장이 가장 늦었다. $482\;^{\circ}C$에서 1시간 열처리한 시험편 A에서, 피로균열발생한계, ${\Delta}k{\rho}$, 는 노치반경0.3 mm에서 약 $280\;MPa\;\sqrt{m}$의 가장 높은 값을 보였다. 시험편 A는 시험편 B와 C보다 피로균열 성장이 빨랐지만, 피로균열 발생이 늦었다. 예 하중에 의한 노치선단의 압축잔류응력은 노치 시험편의 피로강도 향상에 유용한 방법이었다.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers
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• v.14 no.5
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• pp.1181-1185
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• 1990

A failure evaluation diagram to evaluate fatigue fracture was developed. The relation between the fatigue limit and the threshold stress intensity factor for the short-cracked specimens of various materials including a piping carbon steel can be rationally predicted by the proposed method. It is shown that the coupled failure evaluation diagram for fatigue and ductile fracture is expecially useful for evaluation of the flaw tolerance as well as the margin of the safety of the pressure vessel and piping. Further, accumulation of fatigue data will be needed to construct an accurate fatigue failure evaluation diagram.

• Proceedings of the Korean Society of Precision Engineering Conference
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• 2004.05a
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• pp.78-78
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• 2004

기계 및 구조물의 설계시에는 허용응력 이하의 설계 조건으로 설계하지만 반복 작동을 하게 되는 기계 시스템의 경우에는 피로에 의한 파괴 현상이 나타나게 된다. 대부분의 기계 및 구조물은 사용시 변동 하중 상태에 놓이는 경우가 많게 되고 이로 인해 변동 응력이 작용되며 그 재료의 정적 강도보다 상당히 작은 간이라도 반복횟수가 증가함으로써 금속재료의 강도가 저하되어 결국 피로 파괴가 발생한다. 자동차, 항공기, 압축기, 펌프, 터빈 등과 같이 반복 작동을 하게 되는 기계 시스템에서 일어나는 파괴 현상 중에서 피로 파괴가 차지하는 비율이 점차 늘어나고 있다.(중략)

• Journal of the KSME
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• v.28 no.4
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• pp.313-321
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• 1988

어떤 구조물이 반복하중을 받으면 피로파괴를 일으킨다. 만일 이 구조물이 부식환경 속에 앗 으면 불활성 분위기나 공기 중에서 보다 빨리 파괴에 이르게 된다. 이러한 현상을 흔히 부식 피로라고 한다. 부식피로에 크게 영향을 미치는 변수들을 대략 기계적 변수, 금속학적 변수, 환경 변수로서, 기계적 변수에는 최대응력 확대계수, 응력확대계수범위, 응력비, 반복하중 주파수, 반복하중파형, 응력상태, 잔류응력, 균열의 크기 및 모양 등이 있으며 금속학적 변수로는 합금 조성, 합금원소와 불순물의 분포, 미세조직과 결정구조, 열처리, 소성가공, 집합조직 등이며 환 경변수에는 온도, 환경의 형태(기체, 액체), 부식성분의 분압 또는 농도, 전기화학적 전위, pH, 수용성 환경의 점성, 피복, 부식억제제 등이 있다. 이와 같이 부식환경 속에 있는 구조물의 파 손을 이해하기 위하여는 응력부식과 부식피로를 공부하여야 한다. 이 현상은 매우 복잡한 문 제이기 때문에 아직도 완전히 이해되지 않은 상태이고 따라서 중요한 연구대상이 되고 있다. 여기서는 응력부식과 부식피로의 파괴역학적인 측면을 소개하고자 한다.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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• v.35 no.9
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• pp.1119-1129
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• 2011

Shot-peening effects on the fatigue behavior of bearing steel were investigated under the high cyclic loading. Hourglass shape specimens were made of bearing steel(JIS-SUJ2) for rotary bending fatigue tests. Two kinds of treatments were performed : a heat treatment and a shot-peened surface treatment after the heat treatment. The fracture surfaces of specimens were classified into two types of fracture mode : the surface fracture mode induced by a surface defect and the internal fracture mode induced by a nonmetallic inclusion. Inclusion depth and shape affected considerably the fatigue life. Shot-peening treatment improved much the fatigue life of the bearing steel under low and high levels of cyclic loads. Probabilistic-stress-life (P-S-N) curves were suggested for the reliable fatigue life estimation of the improved bearing steel.

• Proceedings of the Korean Institute of Industrial Safety Conference
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• 1999.06a
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• pp.13-18
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• 1999

공업의 발전과 더불어 금세기 초반부터 선박, 항공기, 지하매설물, 차량 등의 대형 파괴사고가 자주 발생하면서 이들의 파괴원인을 규명하는 연구가 활발해졌고, 이에 따라 파괴역학의 중요성이 인식되기 시작했다. 따라서 피로파괴에 대한 연구 및 이해가 크게 진전되었다[1-7］. 그러나 대, 중, 소형 기계구조물의 설계, 제작, 운용 및 구성부품과 구조물의 안전성 유지와 보수에 관심이 있는 공학자들에게는 해결되지 않은 많은 문제가 남아있다. 본 연구의 목적은 기존의 파괴역학적개념과 이를 기초로 새로 창안된 모델들이 포함된 피로수명예측 프로그램을 개발하고 이를 실제 구조물의 수명 예측에 적용하여 신뢰성을 확인하는데 있다. (중략)