Griffith 이론 및 수정이론

소개글

Griffith 이론 및 수정이론에 대한 보고서 자료입니다.

목차

1. Griffith 이론

2. Griffith 수정이론

본문내용

1. Griffith 이론
Griffith는 1920년 및 1924년에 소위 Griffith 파괴 이론을 제창하였다. 그는 고체의 경계면에서도 액체와 마찬가지로 포텐셜 에너지와 관련된 표면장력이 존재한다고 하였다. 응력이 작용하여 균열이 형성되거나 기존의 균열이 발전될 때 새로 형성된느 균열의 표면적에 비례하는 에너지가 첨가되는데 그 계 전체의 포텐셜 에너지를 증가시키지 않으면서 이루어진다. 따라서 균열의 표면력으로 인한 포텐셜 에너지의 증가분은 변형 에너지와 작용력으로 인한 포텐셜의 감소분과 평형을 이룬다. 하중조건을 변위고정(fixed grip loading)으로 하면, 하중이 가해지는 방향으로의 길이 변화 dy는 0이므로 작용력에 의해 가해진 일은 0이다. 따라서 균열의 발생은 강성의 감소에 의해 이루어지고 작용력 P는 점차로 감소하며 변형 에너지의 개방도 감소하게 된다. 이러한 하중조건의 경우 포텐셜 에너지 감소량은 변형 에너지와 같게 되고 따라서 균열의 형성에 의한 포텐셜 에너지의 총 감소량은 변형 에너지의 증가분에서 표면에너지의 증가분을 뺀 것과 같게 된다. 그리고 재료 내에 미소균열이 존재하거나 발전되었을 때는 균열의 첨단에서 응력이 크게 집중되기 때문에 이때의 파괴응력은 균열이 발생되기 이전의 본래 재질의 파괴응력(이론강도)보다 크게 낮아진다고 하였다.
Griffith는 그의 이론을 실험적으로 뒷받침하기 위하여 표면력을 실제로 측정하였다. 실험재료로는 유리를 선택했는데 유리를 상온에서 실험하기란 어려운일이므로 높은 온도(예를 들면 745 - 1,110℃)에서 여러 가지로 온도를 변화시켜가며 표면력을 측정하였으며 상온하에서 유리의 표면력은 상기 실험결과로부터 외삽법에 의해 구하였다. 암석과 같은 취성재료는 같은 종류의 재료라 할지라도 여러 구성광물의 분포나 많은 천연균열의 크기와 모양이 천차만별이어서 똑같은 시험편에 대하여 똑같은 시험법으로 시험할지라도 그 강도의 오차는 크다. Griffith의 파괴론은 미시적 관찰로부터 이론강도를 구하고 이를 상기와 같은 취성재료의 거시적인 유효강도와 연관시켜 설명했다는 것이 특징이다.
균열의 형성에 의한 포텐셜에너지의 총감소량을 W, 변형 에너지의 개방분을 We, 표면에너지의 증가분을 Ws 라고 하면 다음과 같이 표시할 수 있다.
W = We - Ws (1-1)
그림 1.1에서 보는 바와 같이 Griffith 균열의 길이를 2c 라고 하면 판의 단위두께당 변형 에너지 We는 다음과 같이 표시된다.
그림 1.1 Griffith 균열
(1-2)
여기서, σ는 인장응력이고, E는 영률이다.
단위면적당 표면력을 T라고 하면 판의 단위 두께당 균열표면의 표면에너지 Ws는 다음과 같이 표시된다.

키워드

Griffith,   이론,   수정,   수정이론,   Griffith이론,   파괴,   파괴이론,   균열