세라믹스·유리
와이블 계수 m = 10인 세라믹스에서 부피 V인 시험편의 특성 강도가 500 MPa였다. 같은 재료로 만든 부피 10V인 부품의 특성 강도는 와이블의 체적 효과 σ₂/σ₁ = (V₁/V₂)의 1/m제곱을 사용하면 얼마에 가장 가까운가?
- A약 50 MPa
- B약 500 MPa(변하지 않음)
- C약 397 MPa
정답과 해설 보기
정답: C. 약 397 MPa
최약 고리(weakest link)의 사고방식에서는 부피가 클수록 큰 결함을 포함할 확률이 높아져 강도가 떨어집니다. σ₂ = 500 × (1/10)의 0.1제곱 = 500 × 0.794 ≈ 397 MPa입니다. 약 50 MPa는 강도가 부피에 반비례한다고 생각한 오류로, 실제로는 m제곱근으로 작용하므로 저하는 완만합니다. 약 500 MPa는 금속처럼 강도를 치수와 무관한 재료 상수로 간주한 오류입니다. 작은 시험편의 굽힘 강도를 그대로 큰 부품의 설계에 사용하면 위험 측 설계가 되므로, 세라믹스 부품의 설계에서는 유효 부피의 차이를 고려하여 강도를 보정합니다.