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파괴 역학과 피로

강 부품의 피로 강도를 높이는 표면 처리로서 효과를 기대할 수 있는 것은 무엇인가?

  1. A표면을 거칠게 마무리하여, 도장이나 윤활제가 표면에 밀착하기 쉽게 한다
  2. B표면을 연삭하여, 표층에 인장의 잔류 응력이 남도록 한다
  3. C쇼트 피닝으로 표층에 압축의 잔류 응력을 부여한다
정답과 해설 보기

정답: C. 쇼트 피닝으로 표층에 압축의 잔류 응력을 부여한다

피로 균열의 대부분은 표면에서 발생하며, 인장 응력으로 벌어져 진전합니다. 쇼트 피닝은 작은 강구 등을 고속으로 표면에 충돌시켜 표층을 소성 변형시키고 압축의 잔류 응력을 남기는 처리로, 표면의 인장 응력을 상쇄하여 균열의 발생과 초기 진전을 억제합니다. 침탄이나 질화, 고주파 담금질도 표층을 단단하게 하고 압축의 잔류 응력을 부여하므로 피로 강도가 올라갑니다. 표면의 거칠기는 작은 노치로 작용하므로, 거칠게 마무리하면 피로 강도는 떨어집니다. 인장의 잔류 응력은 평균 응력을 인장 측으로 올리는 것과 같아 피로에 불리합니다. 연삭 조건이 나쁘면 표층에 인장의 잔류 응력이 남는 경우가 있습니다.

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  1. 어떤 강 부품은 응력 진폭 σ₁에서는 1.0×10⁵회, σ₂에서는 1.0×10⁶회에서 피로 파괴된다. σ₁에서 4.0×10⁴회 사용한 뒤 σ₂에서 계속 사용한다. 마이너 법칙(Σn/N = 1에서 파괴)으로 추정한 남은 수명에 가장 가까운 것은 무엇인가?
  2. 저사이클 피로(파단까지의 반복 횟수가 대략 10⁴회 이하)에 대한 설명으로 옳은 것은 무엇인가?
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