기계적 성질과 파괴

응력-변형률 곡선, 영률, 0.2% 내력, 진응력, 경도 시험, 파괴 인성, 피로, 크리프, 연성-취성 천이를 3지선다 문제로 확인합니다. 강도 설계 계산도 해설과 함께 연습할 수 있습니다.

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기계적 성질과 파괴 핵심 정리

인장 시험의 응력-변형률 곡선으로부터 영률, 항복 응력(또는 0.2% 내력), 인장 강도, 연신율을 알 수 있습니다. 영률은 원자 간 결합으로 정해지므로 열처리로는 거의 변하지 않지만, 항복 응력은 조직에 따라 크게 달라집니다. 공칭 응력과 진응력의 차이, 비커스·브리넬·로크웰 경도 시험의 원리도 알아 둡시다.

실제 파괴에서는 균열의 크기와 파괴 인성 K_IC로부터 K = Yσ√(πa)를 이용해 한계 응력이나 균열 길이를 추정합니다. 반복 하중에 의한 피로, 고온에서 시간에 따라 변형이 진행되는 크리프, BCC 금속이 저온에서 취약해지는 연성-취성 천이도 부품의 수명을 좌우하는 중요한 현상입니다.

기계적 성질과 파괴 문제 목록(12문제)

  1. 강의 영률에 대한 설명으로 옳은 것은 무엇인가?
  2. 지름 10 mm의 환봉에 10 kN의 인장 하중이 걸려 있다. 공칭 응력에 가장 가까운 것은 무엇인가?
  3. 영률 200 GPa인 강봉(길이 2.0 m)에 탄성 범위 내에서 100 MPa의 인장 응력을 가했다. 봉의 늘어난 길이에 가장 가까운 것은 무엇인가?
  4. 알루미늄 합금처럼 뚜렷한 항복점이 나타나지 않는 재료에서 사용하는 0.2% 내력을 구하는 방법으로 옳은 것은 무엇인가?
  5. 인장 시험에서 네킹이 시작되기 전인 공칭 변형률 0.20의 시점에서 공칭 응력이 400 MPa였다. 소성 변형에서 부피가 일정하다고 가정하면, 이때의 진응력에 가장 가까운 것은 무엇인가?
  6. 비커스 경도 시험에 대한 설명으로 옳은 것은 무엇인가?
  7. 파괴 인성 K_IC = 50 MPa·√m인 강판에 200 MPa의 인장 응력이 걸려 있다. 형상 계수 Y = 1.0으로 하여 K = Yσ√(πa)를 사용하면, 파괴가 일어나는 한계 균열 길이 a에 가장 가까운 것은 무엇인가?
  8. 같은 재료로 두께가 다른 판의 파괴 인성을 측정했을 때, 판 두께를 늘리면 겉보기 파괴 인성 K_c는 어떻게 되는가?
  9. 피로의 S-N 곡선에 대한 설명으로 옳은 것은 무엇인가?
  10. 최대 응력 +300 MPa, 최소 응력 −100 MPa인 반복 응력의 응력 진폭은 얼마인가?
  11. 크리프를 무시할 수 없게 되는 온도의 기준을 융점(절대 온도)의 약 0.4배로 한다. 알루미늄(융점 660℃)에서 이 기준에 가장 가까운 것은 무엇인가?
  12. 저온에서 연성에서 취성으로의 천이(연성-취성 천이)가 뚜렷하게 나타나는 재료는 무엇인가?

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