파괴인성시험(KIC시험)

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본문내용

상
노치현상 및 피로균열의 선단형상에 대해서는 아래의 설명과 같은 상세한 규정을 만족해야 한다.
a.그림14와 같이 피로균열 선단에서 기계 가공한 노치표면의 예상하는 각도가 이내일 것.
그림14. 피로균열 선단형상
b.시험편 판두께 방향의 균열길이 분포가 소정범위 내에 있을 것. 즉 파괴인성시험후, 그림14와 같이 판두께방향으로 4등분했을 때 각 분점에서 피로균열 선단까지의 균열길이 의 평균치로서 다음의 규정을 만족할 것.
(Ⅰ)의 각각의 차가 0.05a 이내일 것
(Ⅱ)판두께 방향의 임의의 위치에서 균열길이와 a와의 차가 0.05a 또는 1.3mm이내 일 것
(Ⅲ)양측면의 균열길이와 a와의 차가 0.1a 이내일 것
(Ⅳ)피로균열면의 기울기는 노치면에 대하여 수평, 수직방향으로 이내일 것
③ 실험방법
파괴인성 시험에서는 각 재료의 조건에 따라 최소한 3개 이상의 시험편이 필요하다. 시험 시에는 하중 P와 노치 선단부에 부착한 클립게이지의 변위 와의 관계를 X-Y기록계로 자동 기록해야 한다. 3점 굽힘시험편, 소형인장시험편에 대한 하중 속도는 응력확대계수의 증가율이 0.55에서 의 범위내의 속도가 되도록 한다.
그림15. 하중과 클립게이지 변위와의 관계
하중P와 클립게이지의 변위와의 관계는 그림15에 도시한 바와 같이 유형A, 유형B, 유형C로 구분한다. 각각에 대하여 초기단계에서의 선형구역의 기울기(직선 OA의 기울기)보다 5%작은 기울기의 직선 와 선도의 교점에서의 하중치는 그림15에 도시한 값을 이용한다. 즉, 유형A에서는 가 되며 유형B와 C에서는 에 이르기까지의 최대하중치가 가 된다. 와 시험편의 최대하중와의 비가 다음 식을 만족하는 경우에는 후에 서술하는 계산에 를 이용하여 를 계산하게 된다.
위 식을 만족하지 않는 경우에는 재료간의 상대적 인성치의 척도로 사용하게 되며, 로 강도비 와 를 후에 서술하는 계산식을 이용하여 계산한다.
결정된 로 응력확대계수 를 계산하기 위해서는 3점굽힘 시험편은 식(1)을 소형인장시험편(CT)에는 식(2)를 이용한다.
- 식(1)
여기에서 는 하중, B는 시험편 두께, S는 지점간의 거리, W는 시험편의 너비, a는 균열길이이다.
- 식(2)
3점 굽힘 시험법
소형인장시험편(CT)
a/W
f(a/W)
a/W
f(a/W)
a/W
f(a/W)
a/W
f(a/W)
0.450
2.29
0.500
2.66
0.450
8.34
0.500
9.66
0.455
2.32
0.505
2.70
0.455
8.46
0.505
9.81
0.460
2.35
0.510
2.75
0.460
8.58
0.510
9.96
0.465
2.39
0.515
2.79
0.465
8.70
0.515
10.12
0.470
2.43
0.520
2.84
0.470
8.83
0.520
10.29
0.475
2.46
0.525
2.89
0.475
8.96
0.525
10.45
0.480
2.50
0.530
2.94
0.480
9.09
0.530
10.63
0.485
2.54
0.535
2.99
0.485
9.23
0.535
10.80
0.490
2.58
0.540
3.04
0.490
9.37
0.540
10.98
0.495
2.62
0.545
3.09
0.495
9.51
0.545
11.17
0.550
3.14
0.550
11.36
여기에서 는 하중, B는 시험편 두께, W는 시험편 너비, a는 균열길이이다. 의에 대하여 <표2>에 표시하였다.
<표2>
④. 값의 결정
이상의 방법에 따라 구해진 가 다음 식을 만족하는 경우 가 값이라고 인정이 된다.
- 식(a)
이 조건이 만족되지 않는 경우에는 시험편의 전체 크기를 1.5배로 하여 재시험하도록 한다. 유효한 값이 얻어지지 못한 경우, 재료간의 인성을 상대적으로 비교하기 위한 값으로써 강도비 (3점굽힘시험의 경우)와 (소형인장시험의 경우)를 구하는 것이 추정된다.
, 모두 균열부 최소단면의 대들보의 굽힘 이론에 의한 최대 응력치와 항복응력의 비이다. 상기 시험법의 순서도를 그림16에 표시한다. 각 단계의 상세는 이미 설명한 대로인데 식(a)를 만족하지 않는 한 1.5배 크기의 시험편으로 재시험하여 값을 구해야 한다.
그림16. 시험법 순서도
⑤ 균열면의 방향
파괴인성치 는 재료의 방향성에 영향을 받는다. 따라서 시험편을 판재나 봉재로부터 만들 때에는 시험편의 채취방향과 시험편 균열면의 방향을 그림17에 도시한 바와 같이 표시해야 한다.
그림17. 균열면의 방향
⑥ 시험에서 기록해야할 항목
(1)판구께(B)
(2)판폭(W)
(3)피로균열의 생성조건
a.최대응력확대계수와 균열삽입의 최종단계에서의 반복수
b.균열삽입의 최종단계에서의 응력확대계수의 진폭
(4)균열길이(판구께 중앙, 양측면, 중앙과 양측면 중간의 계 5점의 길이)
(5)시험온도
(6)습도
(7)K값으로 환산한 하중속도
(8)하중-변위곡선과 값
(9)
(10)균열면의 방향
(11)파면의 형태
(12)0.2% 내력
(13)값
(14), 값(값이 유효하지 않는 경우)
5. 각종 재료의 값
각종 재료의 값을 다음 표에 나타내었다.
재료
열처리
항복응력()
파괴인성()
최소판두께
MPa
mm
강재
(마레이징강)
-300ksi급
200
1965
182
56
2.1
-300ksi급
170
1668
300
93
7.8
-250ksi급
181
1776
238
74
4.3
4340강
담금질
185
1815
150
47
1.7
A 533B
압력용기장
35
345
630
195
810
탄소강
저강도
24
235
>700
>217
2150
<티타늄합금>
-(6Al-4V)
112
1099
122
38
3
-(13V-11Cr-3Al)
STA
115
1128
89
28
1.5
-(6Al-2Sn-4Zr-6Mo)
120
1177
85
26
1.3
-(6Al-6V-2Sn)
110
1079
120
37
3.0
-(4Al-4Mo-2Sn-0.5Si)
96
942
224
69
13.6
<알루미늄합금>
-7075
T651
55
540
94
29
7.3
-7079
T651
47
461
105
33
12.5
-2014
T4
46
451
90
29
9.6
-2024
T3
40
392
110
34
19.0

키워드

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