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?

  1. A약 50 MPa
  2. B약 500 MPa(변하지 않음)
  3. 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.

오류 신고

이 분야 풀기 분야 페이지로

관련 계산 도구

세라믹스·유리의 다른 문제

  1. 어떤 세라믹스의 굽힘 강도가 300 MPa, 영률이 380 GPa, 푸아송비가 0.22, 선팽창 계수가 8.0×10⁻⁶ K⁻¹이다. 급랭에 의한 열충격으로 균열이 생기기 시작하는 온도차의 기준 ΔTc = σf(1 − ν)/(Eα)에 가장 가까운 것은 무엇인가?
  2. ZrO₂에 Y₂O₃를 고용시킨 안정화 지르코니아(YSZ)가 산화물 이온 전도체가 되는 이유로 옳은 것은 무엇인가?
  3. 압전성과 강유전성의 관계에 대한 설명으로 옳은 것은 무엇인가?
  4. 비유전율 3000인 유전체층(두께 2.0 µm)을 면적 1.0 mm²의 전극 사이에 끼운 평행판 커패시터의 정전 용량에 가장 가까운 것은 무엇인가? 진공의 유전율을 8.85×10⁻¹² F/m로 한다.
  5. 부분 안정화 지르코니아가 높은 파괴 인성을 나타내는 주된 이유는 무엇인가?