금속 피로
출처: 로베르토 레온, 버지니아 공대, 블랙스버그, 버지니아 토목 및 환경 공학부
민간 인프라 프로젝트에서 금속 피로 를 연구하는 것의 중요성은 1967 년 웨스트 버지니아 주 포인트 플레전트 (Point Pleasant)의 실버 브리지 붕괴로 주목을 받았습니다. 오하이오 강 을 가로지르는 안구 체인 현수교는 저녁 출퇴근 시간 동안 붕괴되어 0.1 인치 의 작은 결함이있는 단일 안구가 실패하여 46 명이 사망했습니다. 결함이 반복되는 적재 조건을 반복한 후 중요한 길이에 도달했으며 부서지기 쉬운 방식으로 붕괴를 일으켰습니다. 이 행사는 교량 엔지니어링 커뮤니티에서 주목을 받았으며 금속의 피로 를 테스트하고 모니터링하는 것의 중요성을 강조했습니다.
정상적인 서비스 조건에서 는 재료가 수많은 서비스(또는 일상적인) 부하의 적용을 받을 수 있습니다. 이러한 하중은 일반적으로 구조의 최종 강도의 최대 30%-40%입니다. 그러나 반복되는 하중의 발생 후, 최대 강도보다 훨씬 낮은 크기에서, 재료는 피로 실패라고불리는 것을 경험할 수 있다. 피로 실패는 갑자기 중요한 사전 변형없이 발생할 수 있으며 균열 성장과 빠른 전파와 연결되어 있습니다. 피로는 피로 저항에 영향을 미치는 많은 요인 (표 1)와 함께 복잡한 과정입니다. 이러한 복잡성은 교량, 크레인 및 거의 모든 유형의 차량 및 항공기와 같은 반복적인 하중을 받는 구조물에 대한 일상적이고 철저한 검사의 필수적인 필요성을 강조합니다.
| 스트레스 조건 | 재질 특성 | 환경 조건 |
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표 1. 피로에 영향을 미치는 요인
- 사용되는 무어 회전 빔 기계에 적합한 치수 및 기계 구성이 있는 5개의 A572 등급 표본을 가져옵니다. 이 경우 우리는 긴 표본 2.40 및 0.15in. 직경이 0.50 인 및 0.04 인의 작은 목 섹션으로 회전 캔틸레버 설정을 사용합니다.
- 시편 치수 및 기계 구성의 경우, 낮은 응력으로 채취될 경우 사용되는 재료의 공칭 수율 응력의 ±75%, ±60%, ±45%, ±30% 및 ±15%와 동일한 굽힘 응력 범위를 생성하는 데 필요한 중량을 계산합니다. 이 실험을 위해 우리는 Fy = 50 ksi와 A572 등급 강철을 사용 하 여, 하나의 표본 각 응력 범위에서 테스트. ±15%의 스트레스 분노는 ±(0.15*50 ksi) = ±7.5ksi에 해당합니다. 통계적으로 유효한 데이터를 얻으려면 각 응력 범위에서 더 많은 표본을 테스트해야 합니다.
- 기계의 첫 번째 시편을 장착; 이 경우 빔 의 중간 근처에 목 섹션을 삽입하고 조심스럽게 빔이 중심에 대해 회전하도록 정렬해야합니다. 캔틸레버 시편은 스프링
최종 결과는, 응력 범위 와 사이클 수의 관점에서, 도 2에서 입증된 바와 같이, 표로 세팅되고 플롯되어야 한다. 시편의 실제 수율 응력은 65.3ksi이고 인장 강도는 87.4 ksi였기 때문에 여기에 표시된 응력 범위는 수율의 23%와 92%에 해당합니다.
