연속압입시험법을 이용한 파괴인성 평가 연구는, 과거 실험적인 관계와 기계적 파라미터의 조합을 통해 진행되어 왔습니다. ㈜프론틱스에서는 파괴 역학을 기반으로 IIT를 활용하여 파괴 인성을 평가하는 방법을 연구해 왔습니다. 2016년 구형 압입자를 이용한 임계 응력/변형 모델이 개발된 이후, 보다 간단한 방법인 플랫 펀치 압입 시험으로부터 얻어지는 하중-변위 곡선을 통해 파괴인성 평가하는 연구를 진행해오고 있습니다. 플랫 펀치 압입자를 사용하면, 압입자의 모서리 끝부분에서 크랙의 앞부분과 유사한 응력상태 (삼축 응력) 를 유도할 수 있어, 이를 통해 파괴인성과의 연관성을 찾고자 하였습니다.

그림 9. 플랫 펀치 압입 시험과 CRB 시험 사이의 관계

(등방성을 갖는 재료로 가정함)

플랫 펀치 압입시험을 하더라도 균열이 발생하지 않기 때문에, CRB 파괴 시험의 내용을 압입 시험에 적용 했습니다. CRB 파괴 시험에서는 크랙 양쪽 끝에서부터 소성 영역이 커지고, 크랙 사이가 소성 영역으로 변할 때 균열이 전파됩니다. 이 때의 하중을 한계하중으로 정의하여 하중을 계산할 수 있습니다. 플랫 펀치 압입 시험에서도, 시험이 진행됨에 따라 소성 영역은 압입자 끝부분에서 커지며, 압입자 아래의 특정 하중 지점에서 완전한 소성영역이 나타납니다. 따라서 플랫 펀치의 하중-변위 곡선으로부터 한계하중에 의해 계산된 점을 균열 개시 시점으로 정의하여, 해당 지점까지의 하중과 에너지로부터 파괴인성 값을 얻을 수 있습니다.