With regard to corrosion fatigue crack initiation life (Nc), it has been treated ambiguously for the member which doesn't have stress concentration area. In this research, in order to clarify the corrosion fatigue crack initiation life (Nc), corrosion fatigue tests were carried out. Reasonable and universal corrosion fatigue crack initiation life (Nc) was defined and corrosion fatigue crack initiation/propagation model was suggested also. As the fatigue crack which emanates from the pit is usually small, accordingly it is treated as a small crack. In addition, the observation of the corrosion fatigue fracture surfaces using SEM was conducted. And the fracture mechanics analysis using an intrinsic crack model was conducted for the treatment of the small crack. Finally, the followings were obtained. When there is no clear stress concentration point which seems to fall into a corrosion fatigue crack initiation life, the significance of the definition and suggestion of the moment of the reasonable and universal corrosion fatigue crack initiation life (Nc), at which the fatigue crack propagation rate becomes faster than the corrosion pit growth rate so that the fatigue crack initiates from the pit and propagates in earnest, has been clarified.
In order to investigate the fatigue fracture characteristics by corrosion degradation of 12Cr alloy steel, both the fatigue characteristics in air of them artificially degraded during long period and the corrosion fatigue characteristics were experimentally evaluated in various environments which were determined from electro-chemical polarization tests. And also, their fracture mechanisms were analyzed and compared, fractographyically. From their results, the fracture mechanical characteristics of it artificially degraded during long period in the distilled water, 3.5 wt.% NaCl solution and 12.7wt.%(1M) Na$_2$SO$_4$solution of 25, 60 and 90$\^{C}$ did not show distinguishable difference comparing with non-corroded one in regardless of temperature and degradation period. It means that degradation of the material by just surface corrosion does not remarkably affect to fatigue crack growth. On the other hand, the crack growth rates by corrosion fatigue increased due to activity increase of corrosive factors such as OH(sub)-,Cl(sup)- and SO$_4$(sup)- at the crack tip with temperature increase. Therefore, the crack growth rates by corrosion fatigue were more faster than that in air of the artificially degraded specimen due to the such difference of crack growth mechanism.
용접에 이와 같이 발생하는 용접잔류응력과 변형은 용접구조물의 제작시 여러 가지 장해를 유발 할 뿐만 아니고 그 구조물의 사용중에 있어서도 파괴의 발생 또는 파괴의 전파에 직.간접적으로 기여하여 악영향을 끼치게 된다. 용접잔류응력은 용접구조물의 피로감도를 저하시키거나, 취성균 열 및 응력부식균열의 진전을 용이하게 하며 용접변형은 구조물의 외관을 해치거나 국부적으로 스트레인집중을 초래하여 이 역시 취성파괴의 원인으로 작용하여 구조물의 파괴사고를 유발할 위험성을 내포하고 있다. 따라서 용접변형과 잔류응력을 극도화하기 위한 대책은 용접기술자로 서 용접시공시 유의해야 할 가장 큰 사항의 하나라고 할 수 있다. 보고에서는 이러한 용접변형 과 잔류응력현상에 대해 그 발생기구를 금속학적 측면에서 고찰하고 그 경감대책에 대해서는 구 조물의 형상이나 종류에 따라 각각별개의 대책이 수립되어야 하나 여기서는 보편적인 경우에 한 해 해설하고저 한다.
선체구조는 많은 수의 구조부재로 이루어져 있으며, 구조물의 안정성을 확보하기 위해 모든 부위의 검사를 위해서는 경제적, 사회적인 많은 비용이 필요하므로, 검사시기 및 검사방법의 최적화는 선체구조의 안정성확보 및 경제적 관점에서 매우 중요한 부분이 되고 있다. 선체구조 손상중 많은 부분이 균열이며 이러한 미세한 균열이 성장하여 대규모 파괴로 진전되기 전에 검사를 통하여 균열을 검출하고 수리하는 과정을 Markov 연쇄모델에 의해 이상화 시켰으며, 검사 계획안의 최적화는 유전적 알고리즘을 통하여 구현하였다. 특히 선박은 부식환경하에서 운항하므로 부식에 의한 선체구조부재의 치수가 감소하기 때문에 응력이 변하고 균열진전의 확률적인 특성 또한 변한다. 정상 Markov 연쇄모델로서는 이러한 부식에 의한 영향을 고려할수 없기 때문에 비정상 Markov 연쇄모델에 의해 부식의 영향을 고려하였다. 여러개의 부재군에 대한 검사 계획안의 최적화에 대하여 수치계산을 실시하여 그 특성을 비교하였고, 부식영향하의 부재군에 대하여 검사기간중에 발생되는 고정비용의 정도에 따른 경제성 분석 및 목표 파괴확률의 정도에 따른 검사계획의 차이를 살펴보았다. 수치계산 예를 통하여 전체비용을 줄이기 위해서는 피로수명이 짧은 부재군에 대한 피로수명을 향상시키는 방안이 가장 효율적임을 알 수 있다.
This study has performed rotary bending fatigue testing that smooth specimen using SM45C materials and notched specimen whose radii were R6, R4 and R2, were processed in 3% NaCl aqueous solutions or in the air. The results are as followed; 1. In the air fatigue limit at 10$^{7}$ cycles remarkably reduced as notch radius goes small. 2. In 3% NaCl aqueous solution fatigue strength at 10$^{6}$ cycles also had large range of reduction as notch radius goes small. 3. Comparing fatigue strength in the air, fatigue strength at 10$^{6}$ cycles in 3% NaCl aqueous solution reduced by 46.2% at smooth specimen, 55.3% at R6 notch radius, 45.8% at R4 and 39.7% at R2 respectively. 4. The reason that fatigue strength reduced in the reduction of notch radius sire was because the surface of notch exposed in corrosion was small and consequently it was less corroded.
본 연구에서는 차아염소산나트륨 용액 및 고압증기멸균이 근관 치료용 Ni-Ti 파일의 주기적 피로 파절에 미치는 영향을 알아보고자 하였다. 파일 첨단 크기가 #30이고 .06 taper를 가지는 Hero $642^{(R)}$와 $K3^{(R)}$파일 70개를 10개씩 7개의 군으로 나누었으며, 6% 차아염소산나트륨 용액에 15분 (N15군), 30분 (N30군), 고압증기멸균은 $121\;^{\circ}C$의 온도, 0.12 MPa의 압력에서 20분간 시행하는 것을 일 회로 하여 5회 (H5군), 10회 (H10), 고압증기멸균 5회 후 차아염소산나트륨 용액 15분(H5N15), 고압증기멸균 10회 후 차아염소산나트륨 용액 30분 (H10N30) 처리 후 주기적 피로 파절 실험을 수행하여 파일이 파절될 때까지의 시간을 초 단위로 측정하였다. 대조군은 전처리를 하지 않고 주기적 피로 파절을 시행하였다. 95%의 신뢰도로 one-way analysis of varience를 이용하여 통계 처리하였으며, 다중 비교는 Tukey방법으로 분석하였다. 파일의 표면을 주사전자현미경으로 관찰하였다. 주기적 피로 파절에 소요된 시간은 Hero $642^{(R)}$는 각 군별로 유의할 만한 차이가 없었으며, $K3^{(R)}$는 N15, N30, H5N15군에서 대조군에 비해 짧은 시간이 소요된 것으로 나타났다 (p < 0.05). 주사전자 현미경에서 관찰했을 때 Hero $642^{(R)}$와 $K3^{(R)}$모두 N15, N30군에서 파일의 표면과 날이 부식이 되어 대조군에서 관찰된 일정 방향으로 배열된 정형화된 예리한 빗살무의가 부분적으로 파괴된 형태가 관찰되었으며, N15군에 비해 N30군에서 파일의 형태가 파괴된 양상이 뚜렷했으며, Hero $642^{(R)}$보다 $K3^{(R)}$가 심하게 부식된 양상이었다. H5군과 H10군에서는 $K3^{(R)}$ 파일은 날 부분이 무디어진 양상을 보였고, Hero $642^{(R)}$는 형태 파괴가 뚜렷하지 않았으나 H10군에서 표면의 빗살무늬가 약간 무디어진 양상을 보였다. H5N15군과 H10N30군에서는 그다지 뚜렷한 형태변화는 없었다. 본 연구 결과 $K3^{(R)}$파일을 사용 시에는 가능한 한 차아염소산나트륨에 적은 시간 노출시키는 것이 파일의 부식으로 인한 형태의 손상을 방지할 수 있고, 주기적 피로 파절에 걸리는 시간도 감소시킬 수 있을 것이다.
본 연구에서는 수적법(hand lay up : HLU)을 이용하여 단 섬유포(chopped strand mat : CSM)형태의 유리섬유를 불포화 폴리에스테르 수지에 강화시킨 복합 적층 판을 대상으로 해수중에서 굽힘·피로시험을 실시하여 피로균열 성장거동을 관찰하고 파면관찰을 통하여 GERP의 피로특성을 검토하였다.
항공기 및 자동차를 위시한 기계공업 전반의 급속한 발달과 더불어 각종 기계들이 전문, 특수화됨에 따라 이들의 작업조건 역시 고속, 고하중화 되어가며 모든 기계요소의 접촉조건을 이겨낼 수 있는 해졀책이 요구되고 있는 실정이다. 이러한 문제점을 해결하기 위한 방안으로 현재 선진공업국에서는 재래식 금속재료의 표면에 목적하는 효과를 발휘할 수 있는 물질을 코팅(coating)하여 그 표면의 특성을 향상시키기 위해 노력하고 있다. 일반 기계요소에서 발생되는 파괴는 원천적으로 접촉표면 및 부표면(subsurface)에서 시작되며 이는 표면층(surface layer)이 마모, 부식, 피로 등의 표면 관련 제 현상에 대한 대응능력이 결핍되거나 부족하게 되는 곳과 관련지울수 있다. 일반 금속재료로써는 표면층을 최적의 Tribology 적 성질 (내마모성, 내부식성, 고강도 등)을 갖도록 하기에는 미흡하다. 이러한 문제점을 해결하기 위한 수단으로 bulk material에 그것이 가지지 못하는 Tribology 적으로 우수한 성질을 그 표면층에 부여하는 기술로써 여러가지 방법이 개발되어 왔으나 그중 대표적인 것이 바로 표면 코팅기술이다.
미래의 유연 전자 기기는 고온, 고습 환경 조건에서 사용될 수 있으며 반복적으로 굽히고 펴기를 반복하기 때문에 장기 신뢰성 확보를 위해서는 환경 조건과 반복 기계적 변형의 효과를 동시에 고려해야 한다. 본 연구에서는 전자기기에서 가장 일반적으로 사용되는 Al, Ag, Cu 전극을 유연 기판상에 진공 증착한 뒤 환경적인 요건을 상온/일반습도와 85℃/85% 습도 두 가지로 조건에서, 기계적 변형이 없는 평평한 상태와 반복적으로 굽힘 변형을 가해주는 조건의 총 4가지 환경 및 피로 복합 실험을 실시하였다. Al, Ag, Cu 전극 모두 기계적 변형이 없는 평평한 경우에 일반 환경 조건 및 고온/고습 조건 모두 10시간 동안 전기 저항 변화가 발생하지 않았다. 일반 환경 조건에서 굽힘 피로 실험을 진행한 경우, Al, Ag, Cu 전극 모두 금속의 피로 파괴 현상에 의해 10만 싸이클 이후 전기 저항이 약 400%~600% 증가하였다. 고온/고습에서 피로 실험의 경우, Al, Ag 전극은 일반 조건 피로 실험과 결과가 유사하였으나, Cu의 경우 고온/고습 피로실험의 경우 10만 싸이클 이후 전기 저항이 90000% 이상 증가하였다. 이는 부식과 기계적 피로가 동시에 발생할 경우 금속 전극에 매우 심각한 신뢰성 문제를 유발한다는 것을 의미하며, 환경 조건과 기계적 변형을 동시에 고려한 전극 소재 디자인이 필요하다는 것을 의미한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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