기계적 성질과 파괴
같은 재료로 두께가 다른 판의 파괴 인성을 측정했을 때, 판 두께를 늘리면 겉보기 파괴 인성 K_c는 어떻게 되는가?
- A판이 두꺼울수록 소성 영역이 넓어지므로, 계속 증가한다
- B재료 고유의 상수이므로, 판 두께와 관계없이 일정하다
- C구속이 강해져 감소하며, 평면 변형률의 값 K_IC에 가까워진다
정답과 해설 보기
정답: C. 구속이 강해져 감소하며, 평면 변형률의 값 K_IC에 가까워진다
얇은 판에서는 판 두께 방향의 구속이 약하여(평면 응력에 가까워) 균열 선단의 소성 영역이 크게 넓어지고 에너지를 많이 흡수하므로, 겉보기 파괴 인성 K_c는 높아집니다. 판이 두꺼워지면 판 두께 방향의 변형이 구속되어 평면 변형률 상태가 되고, 소성 영역이 작아져 K_c는 감소하며, 어떤 판 두께 이상에서 거의 일정한 최솟값 K_IC에 안정됩니다. 그래서 K_IC는 재료의 상수로 다룰 수 있고, 설계에서는 안전 측의 값으로 사용됩니다. 시험 규격에서는 평면 변형률이 성립하도록 (K_IC/항복 응력)²에 비례하는 충분한 판 두께가 요구됩니다.