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파괴 역학과 피로

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?

  1. A약 6.0×10⁵회
  2. B약 9.6×10⁵회
  3. C약 6.0×10⁴회
정답과 해설 보기

정답: A. 약 6.0×10⁵회

σ₁에서의 손상은 n₁/N₁ = 4.0×10⁴/1.0×10⁵ = 0.40이고, 남은 것은 1 − 0.40 = 0.60입니다. σ₂에서는 1회당 손상이 1/N₂이므로, 남은 횟수는 0.60×1.0×10⁶ = 6.0×10⁵회가 됩니다. 약 9.6×10⁵회는 손상의 비율이 아니라 횟수 자체를 N₂에서 뺀 값으로, 응력에 따라 1회의 무게가 다르다는 점을 무시한 것입니다. 약 6.0×10⁴회는 남은 비율에 σ₁에서의 수명 N₁을 곱해 버린 값입니다. 마이너 법칙은 간편하지만 하중 순서의 영향은 나타낼 수 없으며, 높은 응력에서 낮은 응력으로 옮겨 가는 순서에서는 실제 수명이 추정보다 짧아지기 쉽다고 알려져 있습니다.

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