기계공학 파손분석-메짐파괴(brittle fracture)

기계공학 파손분석-메짐파괴(brittle fracture) [기계공학] 파손분석-메짐파괴(brittle fracture).hwp 목차 ㅇBrittle Fracture ㅇBrittle vs. Ductile ㅇ재료에서 Brittle한 특성을 결정짓는 요소 1. 온도 2. Dislocation의 밀도 3. Grain size ㅇBrittle의 특징 1. 소성변형이 없다. 2. Brittle fracture에서는 작용되는 응력에 수직한 방향으로 crack이 진행된다. ㅇBrittle의 종류 1. Transgranular fracture (입내 파괴)(cleavage, 벽개파괴) 2. Intergranular fracture (결정립계 파괴) 3. 크랙의 발생경로는 재료의 분자구조에 따라 다르다. ㅇGriffith Theory ㅇCase Study 1. 열 충격 2. 압력 3. 충격 ㅇ참고문헌 본문 ㅇ재료에서 Brittle한 특성을 결정짓는 요소 1. 온도 고온에서는 yield stress가 낮아지고 ductile fracture가 발생하는 경향이 있다. 반대로 온도가 낮아지면 yield stress가 증가하고 brittle fracture가 발생하는 경향을 보인다. 그 이유는 온도에 따른 원자의 진동과 관련이 있다. 원자의 진동수과 진폭은 온도의 증가에 따라 함께 증가하게 되는데, 증가된 진동수와 진폭은 원자간 결합을 깨고slip이 발생하기 쉽게 만든다. 이 slip이 ductile material에서 보이는 소성변형이다. 온도가 감소하면 그와 반대로 진동수와 진폭이 감소하고 slip이 발생하기 어렵게 된다. 이런 재료에 yield stress이상의 응력을 가하면 slip이 발생할 수 없으므로 원자간 결 합이 깨지게 된다. 이에 따라 낮은 온도에서의 재료는 소성변형이 거의 없는 파괴가발생하며 이것이 brittle fracture이다. 2. Dislocation의 밀도 Dislocation의 밀도가 증가할수록 재료는 brittle한 성질을 띠는데, 그 이유는 소성변 형이 dislocation의 이동에 의해 발생하기 때문이다. Yield point 이상의 응력이 재료 에 가해지면 응력이 집중되는 crack 근처의 dislocation이 이동하게 되고, 그에 따라 dislocation끼리 엉켜 더 이상의 이동이 불가능해진다. 즉, 더 이상의 소성변형이 불가능하다는 의미이며, 이 상태에서 응력을 더 가하면 재료는 파손된다. 만약 재료에 이 미 dislocation이 많이 존재하고 있어 이동이 불가능하다면 그 재료는 파괴되기까지큰 변형이 불가능하며, 이는 곧 brittle fracture이다. 본문내용 파손되는 현상을 말한다. 다시 말해 거시적인 소성변형 없이 파손되는 현상 이다. Brittle material의 파손은 외적인 결함을 관찰할 시간 없이 한 번에 파손이 발 생하므로 공학적으로는 대부분의 경우에서 좋지 않은 특성이다. ㅇBrittle vs. Ductile Brittle과 ductile을 구분하는 기준은 거시적인 소성변형의 유무이다. 아래에 제시되어 있는 Strain-Stress curve에서 나타나듯이 ductile은 yield point를 지나 상대적으로 큰 변형을 하는 반면, brittle은 명확한 yield point가 없으며, 탄성변형영역을 벗어나 면 큰 변형 없이 곧 파손이 발생한다. ㅇ재료에서 Brittle한 특성을 결정짓는 요소 1. 온도 고온에서는 yield stress가 낮아지 참고문헌 1. MSE 2090 : Introduction to Materials Science Chapter 8, Failure 2. Published January 1, 2004 by Fred Hochgraf, in our Nuts & Bolts, Volume 20 newsletter. 3. Submitted by Jerry Ballard, Virginia Tech Materials Science and Engineering, Last updated: 4/25/97 4. K. Nakasa : Crack Initiation, Propagation, and Branching in a Disk of Brittle Material Under Axisymmetric Tension, Eng. Fract. Mech., 1991, 39, pp. 661-70. 5. S.J. Schneider, Jr. : Ceramics and Glasses, vol.4, Engineered Materials Handbook, ASM International, 1991, p. 1217. 6. J.J. Mecholsky, S.W. Freiman, and R.W. Rice : Fractographic Analysis of Ceramics, Fractography in Failure Analysis, ASTM STP645, B.M. Strauss and W.H. Cullen, Jr., ed., ASTM, W. Conshohocken, PA, 1978, pp. 363-79. 7. D.D Cannon, C.S. Musso, J.C. Williams : Analysis of Brittle Fracture of Soda Glass Bottles under Hydrostatic Pressure, vol.4, Journal of Failure Analysis and Prevention, ASM International, 2004, pp. 72-77