기술정보

재료의 파괴를 예측하기 위해서는 파단 변형률 평가가 필수적이며, 이는 특히 파단 전에 상당한 소성 변형을 겪는 연성 재료에서 더욱 중요합니다.

인장 및 압입 시험에서의 변형 거동은 파단에 이르기까지 유사한 양상을 보이며, 두 시험 간의 소성 에너지 요구량을 비교함으로써 계장화 압입시험(IIT)을 통해 다양한 하중 조건에서
파괴 변형률을 정량적으로 측정할 수 있습니다. 이를 통해 재료가 파단 없이 견딜 수 있는 임계 변형 조건을 효과적으로 평가할 수 있습니다.

연성 파괴를 예측하는 한 방법으로, 누적된 소성 변형 에너지가 임계치에 도달할 때 파괴가 발생한다는 개념이 있습니다. 특히 응력 삼축성은 공극 생성과 성장에 영향을 미쳐
에너지 흡수와 파괴 거동을 결정합니다. 이 응력 삼축성을 임계 소성 에너지 기준에 통합하면 다양한 하중 조건에서 정확한 파괴 예측이 가능합니다.

압입 시험에서 응력 삼축성이 포화 상태에 도달하면 더 이상의 추가 변형이 불가능한 상태, 즉 파괴의 임계 지점에 도달했음을 나타냅니다.
이 포화 지점에서 소성 변형이 안정화되며, 파괴 변형률의 기준으로 활용할 수 있습니다.

압입 시험에서는 복합적인 다축 응력 상태가 형성되며, 이로 인해 압입자 아래에는 압축 응력이, 가장자리에는 인장 응력이 발생합니다. 비록 응력 상태가 다르지만, 동일한 재료는 인장과 압입 시험에서 파괴 시 유사한 임계 소성 에너지를 요구합니다. 이를 통해 계장화 압입시험 데이터를 바탕으로 인장 시험에서의 파괴 변형률을 예측할 수 있습니다.

압입 시 국부 변형 저항성과 표면 경도에 따라 응력 삼축성이 결정됩니다. 압입 시험에서 삼축 응력 상태가 포화되는 지점은 추가 변형 없이 응력만 증가하는 상태로, 이 포화 지점은 파괴의 임계 상태를 나타냅니다. 이를 통해 각 재료별 응력-변형률 반응과 파괴 시 응력상태를 체계적으로 분석할 수 있습니다.

압입 시험의 다축 응력 상태는 인장 시험의 단축 응력 상태보다 높은 소성 구속을 유발하여 변형에 필요한 유효 응력을 증가시킵니다. 소성 구속 계수(PCF)는 압입과 인장 시험의 소성 변형 특성을 비교할 수 있는 지표로, 압입 시험을 통해 얻은 데이터를 바탕으로 재료의 파괴 저항 특성을 평가할 수 있습니다.

인장 시험과 압입 시험에서 평가된 파단 변형률은 다양한 재료에 대해 선형 비례 관계를 보이며, ±30% 오차 범위 내에서 일관성을 유지합니다.
이는 계장화 압입시험에서 얻은 데이터를 바탕으로 인장 시험의 파단 변형률을 예측할 수 있음을 의미합니다.