[기계공학] 파손분석-메짐파괴(brittle fracture)
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- 목차
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ㅇBrittle Fracture
ㅇBrittle vs. Ductile
ㅇ재료에서 Brittle한 특성을 결정짓는 요소
1. 온도
2. Dislocation의 밀도
3. Grain size
ㅇBrittle의 특징
1. 소성변형이 없다.
2. Brittle fracture에서는 작용되는 응력에 수직한 방향으로 crack이 진행된다.
ㅇBrittle의 종류
1. Transgranular fracture (입내 파괴)(cleavage, 벽개파괴)
2. Intergranular fracture (결정립계 파괴)
3. 크랙의 발생경로는 재료의 분자구조에 따라 다르다.
ㅇGriffith Theory
ㅇCase Study
1. 열 충격
2. 압력
3. 충격
ㅇ참고문헌
- 본문내용
-
ㅇ재료에서 Brittle한 특성을 결정짓는 요소
1. 온도
고온에서는 yield stress가 낮아지고 ductile fracture가 발생하는 경향이 있다. 반대 로 온도가 낮아지면 yield stress가 증가하고 brittle fracture가 발생하는 경향을 보인 다. 그 이유는 온도에 따른 원자의 진동과 관련이 있다. 원자의 진동수과 진폭은 온도 의 증가에 따라 함께 증가하게 되는데, 증가된 진동수와 진폭은 원자간 결합을 깨고 slip이 발생하기 쉽게 만든다. 이 slip이 ductile material에서 보이는 소성변형이다.
온도가 감소하면 그와 반대로 진동수와 진폭이 감소하고 slip이 발생하기 어렵게 된다. 이런 재료에 yield stress이상의 응력을 가하면 slip이 발생할 수 없으므로 원자간 결 합이 깨지게 된다. 이에 따라 낮은 온도에서의 재료는 소성변형이 거의 없는 파괴가 발생하며 이것이 brittle fracture이다.
2. Dislocation의 밀도
Dislocation의 밀도가 증가할수록 재료는 brittle한 성질을 띠는데, 그 이유는 소성변 형이 dislocation의 이동에 의해 발생하기 때문이다. Yield point 이상의 응력이 재료 에 가해지면 응력이 집중되는 crack 근처의 dislocation이 이동하게 되고, 그에 따라 dislocation끼리 엉켜 더 이상의 이동이 불가능해진다. 즉, 더 이상의 소성변형이 불가 능하다는 의미이며, 이 상태에서 응력을 더 가하면 재료는 파손된다. 만약 재료에 이
미 dislocation이 많이 존재하고 있어 이동이 불가능하다면 그 재료는 파괴되기까지 큰 변형이 불가능하며, 이는 곧 brittle fracture이다.
- 참고문헌
-
1. MSE 2090 : Introduction to Materials Science Chapter 8, Failure
2. Published January 1, 2004 by Fred Hochgraf, in our Nuts & Bolts, Volume 20 newsletter.
3. Submitted by Jerry Ballard, Virginia Tech Materials Science and Engineering,
Last updated: 4/25/97
4. K. Nakasa : "Crack Initiation, Propagation, and Branching in a Disk of Brittle Material Under Axisymmetric Tension", Eng. Fract. Mech., 1991, 39, pp. 661-70.
5. S.J. Schneider, Jr. : Ceramics and Glasses, vol.4, Engineered Materials
Handbook, ASM International, 1991, p. 1217.
6. J.J. Mecholsky, S.W. Freiman, and R.W. Rice : "Fractographic Analysis of
Ceramics", Fractography in Failure Analysis, ASTM STP645, B.M. Strauss and
W.H. Cullen, Jr., ed., ASTM, W. Conshohocken, PA, 1978, pp. 363-79.
7. D.D Cannon, C.S. Musso, J.C. Williams : "Analysis of Brittle Fracture of Soda
Glass Bottles under Hydrostatic Pressure", vol.4, Journal of Failure Analysis
and Prevention, ASM International, 2004, pp. 72-77
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