파괴 역학과 피로

피로로 파단된 부품의 파면에 육안으로 보이는 조개껍데기 모양의 무늬(비치 마크)와 전자 현미경으로 보이는 미세한 줄무늬(스트라이에이션)가 있었다. 이들에 대한 설명으로 옳은 것은 무엇인가?

  1. A둘 다 하중의 1사이클마다 1개씩 생기므로, 세어 보면 파단까지의 반복 횟수를 알 수 있다
  2. B스트라이에이션은 거의 1사이클마다의 균열 전진을, 비치 마크는 운전 정지 등의 이력을 나타낸다
  3. C둘 다 마지막에 한꺼번에 파괴된 최종 파단부에 생기며, 파괴의 기점에서 가장 먼 곳에 모인다
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정답: B. 스트라이에이션은 거의 1사이클마다의 균열 전진을, 비치 마크는 운전 정지 등의 이력을 나타낸다

스트라이에이션은 균열 선단이 1사이클마다 벌어져 무디어지고, 닫혀 다시 날카로워지는 과정에서 남는 줄무늬로, 그 간격은 대략 1사이클당 균열 진전량 da/dN에 대응합니다. 간격은 µm 이하로 미세하여 전자 현미경이 아니면 보이지 않습니다. 비치 마크는 운전의 정지와 재개, 하중 크기의 변화, 부식 진행 정도의 차이 등으로 균열 전연의 위치가 기록된 무늬로, 줄 하나의 간격에 많은 사이클이 포함됩니다. 둘 다 피로 균열이 조금씩 진전한 영역에 나타나며, 무늬의 동심 중심이 기점을 나타냅니다. 최종 파단부는 남은 단면이 한꺼번에 파괴된 부분으로, 연성 파괴나 취성 파괴의 파면이 됩니다.

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