제 3 장 정적하중하의 재료강도와 파괴인성

1. 제 3 장 정적하중하의 재료강도와 파괴인성 3.1 인장강도 및 성질 a. 항복점(i) 항복현상 < Annealing 어닐링한 다결정철 및 단결정철의 응력-변형률 곡선>O ~ A1 , A2 : Hook’s law에 따른 응력의 선형적 증가A1 , A2 : 상항복점, 소성변형 발생 시작점, 상항복점 이후 응력은 급감B1 , B2 : 하항복점, B1 ~ C1 : 뤼더스 밴드의 전파구간, 일정한 응력 유지C1 : 시험편 평행부 전체에 뤼더스밴드의 확산,가공경화 시작B2 : 뤼더스밴드의 전파없이 소성변형이후 가공경화 시작

2. < 철과 연강이외 재료의 응력-변형률 곡선의 항복현상>E점 : 탄성한도로 작용하중을 제거했을 때 시편의 초기 치수로 복귀가능한 응력 범위P점 : 비례한도이며 응력-변형률 곡선이 직선에서 곡선으로 바뀌는 점으로 응력과 연신은 비례하여 변하는 구간, Hook의 법칙이 적용가능한 구간이다. 이때 Hook의 법칙에 따라 곡선의 기울기는 비례상수=종탄성계수=Yoong's modulus 라고한다. 알루미늄, 동과 같은 FCC금속에서는 전위가 쉽게 움직이고, 슬립의 전파도 쉬워 뤼더스밴드나, 항복현상이 보이지 않아 0.2% 소성변형이 생기는 B점의 응력을 0.2%내력(Proof stress) 이라하고, 항복점 대신 사용함,철과 연강에서 0.2% 내력은 하항복점의 응력과 거의 일치하게 된다.

3. (ii) Johnston-Gilman의 이론단결정의 항복점에 대한 이론- ye : 로드셀 과 지그의 탄성변형의 총합- A : 시험편의 단면적, K : 스프링 상수, -  : 슈미드 인자, P=Kye : 하중 -  = P/A : 전단응력 이라고 하면, 다음의 관계가 성립한다. 실선은 H=1, m=4로 하여 정점 A의 위치를 임의로 취해 그린 해의 일반형이고,가는선은 P=dY/dx의 여러 가지 값에 대한 등경곡선이다.가공경화곡선은 점선과 같은 직선으로 표현되어 있고, 세곡선(실선, 가는선, 점선) 을 합하면 단결정의 항복곡선을 얻을 수 있다.

4. (iii) Petch의 이론다결정 철과 연강의 하항복점(su )와 결정립크기와의 관계에 관한 이론하항복점 su , 단결정의 하항복점 0 , 평균결정립경 d라고 할 때, 펫치방정식은 이다. 다결정체에는 한 개의 결정립에 slip이 생겨도 거시적으로는 변형량으로 나타나지 않고, 인접결정립에 차례로 슬립이 발생하여 시료전체에 퍼지는 것 같이 되어 거시적인 소성변형이 나타난다. 슬립이 발생한 결정을 그림3.7로 모델화 하였을 때, 작용응력  로 인해 슬립면상의 원점에서 증식한 전위가 입계에 집적했고, 집적전위에 의해 인접결정립내의 입계근방  의 점 P에 생기는 응력 p 는 슬립면을 길이 d=2a 의균열과 등가로 고려하여 mode II의 응력확대계수 KII 를 사용해 구할 수 있다. 그림에서 P점에 있는 전위가 움직이기 시작하는 응력을 su 라고하면 인접결정립에 슬립이 발생하기 위해서는 응력 su 는 d-1/2 에 비례해야 한다.

5. (iv) 뤼더스대(Luders band)의 전파어닐링한 다결정체 철과 연강의 경우 하항복에서 뤼더스밴드의 전파를 동반한다.이것은 BCC의 α-Fe의 슬립계가 한 개의 슬립방향에 3개의 슬립면이 존재하고, 쉽게 교차슬립을 일으키기 때문으로 인접결정립에 슬립을 전파하는 것보다 같은 결정립내에 같은 슬립을 일으키는 쪽이 쉽기 때문에 뤼더스밴드가형성된다. 그림 3.8(a) 응력집중부에서 최초의 뤼더스밴드가 생성(상항복점) (b) 하항복응력으로 결정내에 같은 슬립을 일으키며 급속히 성장 (c) 시료의 길이 방향으로 뤼더스밴드가 성장해 길이방향의 45°로 전평행부에 퍼짐.그림 3.9(I) 변형전, (II) 뤼더스변형이전에 변형이 진행되고 있는 과정, 큰변형기울기가 생기고 변형속도도 큼. (III) 하항복응력에 의해 시료 전체에 뤼더스변형이 발생한 모습 연신율

6. b. 변형률 경화(i) 변형률 경화곡선 • 그림은 연성다결정 금속의 인장시험에서 얻은 응력-변형률 곡선이며, 철과 연강의 항복현상은 생략.▶ 공칭변형률 (nominal strain) [ εN ] • Lo = 시편 평행부의 초기길이L = 연신후 평행부의 길이,Ao = 시편의 초기단면적, P = 변형률에 도달하였을 때의 하중N = 공칭응력 • ▶ 진변형률 (true strain) [  ] • 길이 L에 미소연신 dL이 생겼을 때 미소변형률인 d  =dL/L를 적분하여 얻은 변형률을 진변형률이라고 하며 대수변형률이라고도 불리운다. 이때 변형률에 도달하였을때의 하중을 P, 단면적을 A라고 하면 진응력은 =P/A로 표현된다.

7. ▶ 탄성변형범위에서는 공칭변형률과 진변형률이 같은 값으로 직선적 변화를 보이나, necking 이후에는 변형이 균일하지 않다. 그림3.10(a) : 진응력-진변형률곡선 ( - )소성변형이 진행함과 함께 재료의 변형저항이 증가 즉, 변형률경화 또는 가공경화에 의한 것으로 변형률 경화곡선이라고 한다.이 곡선은 =K1n (K1 = 강도계수, n =변형률 경화지수)에 잘 근사된다.(b) : 공칭응력-진변형률선도 (N - )necking이 시작되는 BN에서 공칭응력의 극대값을 갖고, 이것을 인장강도라 한다.파단변형률 F는 재료의 파단연성으로 재료가 갖는 연성의 지표로 고려된다. ▶ 초소성(superplasticity) 네킹없이 수100%의 큰 파단연성을 나타내는현상으로 다음과 같은 식으로 나타낼 수 있다.m이 클 때 국부적인 네킹이 생기며, 변형률 속도가 크게 되어 변형저항이 증가하고, 결국 네킹의 진행이 저지되기 때문에 초소성을 나타낸다.

8. (ii) 순금속 단결정 및 다결정의 변형률 경화 <단결정의 변형률 경화>▶면심입방(FCC) 단결정 금속의 변형률 강화 (1) 1단계 용이슬립영역(easy slide region)으로 주슬립계의 전위를 증식하고, 증식한 전위가 긴 범위를 움직여 소성변형률이 생김. 이때의 저항은 전위가 다른 슬립면에 있는 정지한 전위군을 끊고서 Jog를 만들며 전진하는 것으로 변형률 경화계수 Θ1은 작다.(※easy slide : 단지 한 개의 슬립시스템이 작동해서 슬립이 일어나는 것) (2) 2단계직선적으로 급격한 경화가 일어나는 선형가공경화(직선경화)영역으로 슬립이 용이시료축이 회전2차 슬립계의 분해전단응력이 크게됨 다중슬립을 발생시켜 다른 슬립계의 전위가 상호운동을 방해  전위의 이동거리가 짧게되어 전위의 퇴적이 생겨, 결국 급격한 변형률 경화를 일으키는 단계(3) 3단계 응력이 충분히 높게 되어 있어 나선전위의 경우에는 저항이 크게 되어 있는 슬립면에서 교차슬립을 일으켜 비교적 용이하게 움직이게 되어 변형률 경화계수가 저하 된다.

9. <다결정금속의 변형률 경화>▶다른 방위를 갖는 다수의 결정집합으로 입계의 존재가 변형률 경화의 초기에 큰 영향을 미쳐 변형률 경화곡선의 최초 기울기가 크게 된다. 변형이 진행되면서 결정립간의 불균일은 완화 되고 각 결정립은 다중슬립에 의해서 변형하기 때문에 변형률 경화곡선은 단결정 II단계 후반에서 III단계와 같은 경향을 나타낸다. (그림 3.14)에서도 변형률 경화곡선은 후반부에서 거의 평행이 된다. (iii) 합금의 변형률 경화 ▶ 석출상을 갖는 재료의 변형률 경화 (Orowan의 설) : 전위가 반원상으로 튀어나왔을 때 최대의 응력  = Gb/R  = Gb/(L-d) 이며, 한 개의 전위가 통과할때마다 석출물 주위에 전위루프를 남겨 직경 d가 증가하는 효과를 나타내어  는 급격히 상승하는 스트레인 경화현상이 일어남. (예 : 듀랄루민, 베릴륨, 마레이징강) ▶ 고용경화 : 용질원자와 모상원자의 크기차와 강성률의 차에 의해 격자변형률이 발생하여 응력장이 생김. 전위가 응력장과 상호작용을 일으켜 전위에는 척력 또는 인력을 일으켜 변형률 경화의 원인이 됨. (예 : 철합금, 구리합금)

10. c. 온도 및 변형률 속도의 영향열활성화 과정의 이론재료의 항복강도와 변형률 경화에 온도와 변형률 속도의 영향을 고려하는 경우에 대한 이론으로 온도와 변형률 속도의 영향을 나타내는 기초식으로 다음과 같이 나타낸다. ( A : 한개의 전위선이 장해물을 넘어 다음의 장해물을 만날 때까지의 평균면적,  : 전위선의 진동수, k : 볼쯔만 상수, GA=HA– TSA : 활성화 자유에너지) 그림 3.16에서 그림(a)와같이 전위선이 장애물을 지나 x 방향으로 나아갈 때, 전위선에 작용하는 힘 F와 x와의 관계를 그림(b)에 나타내었다.

11. 변형응력  와 온도 및 변형률 속도 의존성T1, T2는 변형률 속도 에 있어서 이 되는 온도임. 따라서, ①온도를 내리는 것과 ②변형률 속도를 크게 하는 것 ③ 변형응력을 높게 하는 것은 모두 같은 효과를 갖는다. 그림 3.18은 Cu-Ni합금 단결정의 임계전단응력의 온도의존성을 나타낸 것으로 그림 3.17(a)와 유사한 경향을 나타내고 있다. 그림 3.19는 탄소강의 상, 하항복점과 인장강도의 상온에서 변형률 속도의존성을 나타낸 것이며 그림3.17(b)와 유사한 경향을 나타내고 있다.

12. 3.2 다축응력하의 변형과 강도 a. 항복점(i) Tresca 의 항복조건 (최대전단응력설) 주응력이 1≥2≥3일 때, 최대전단응력이 어떤 값으로 되면 항복이 일어남.1차식으로 표현 : 1 - 3 = s(s는 단축인장에 있어서의 항복응력 )  육각형 (ⅱ) Von Mises의 항복조건 (전단변형률에너지설)재료의 임의 요소에서 최대변형률 에너지의 크기가 일저한 값에 도달하면 항복이 일어남. 2차식으로 표현 : (1-2)2 + (2-3)2 + (3-1)2 = 2s  타원형(응력의 대소관계를 알지 못해도 사용가능, 금속재료의 항복조건에 적합)

13. b. 변형률 구속1축 응력상태에서 항복응력 s, 응력 다축성에 의한 항복개시 응력이  일 때 >s 가 된다. (예, 평변응력과 평면변형률 상태에서의 항복의 차이) 따라서, 항복응력의 증가정도를 나타내는 양으로 소성구속률(plastic constraint factor)을 사용하며,  / s의 비의 값을 취한다. ( p.c.f =  / s ) CASE I. 평면변형률 (3 = 0)의 조건하에서 응력 1에 의해서 변형하는 경우의 p.c.f 탄성범위에서 Hooke's law 에 의해 3=  (1 + 2) , 1축 부하중의 경우로 고려 2 = 0,  = 1/3로 두면, Von Mises 항복조건에 의해 p.c.f =  / s =1.134 로 된다.CASE I I. 노치를 갖는 환봉시험편에 인장하중을 가해 항복상태에 있는 경우 (그림3.22) 노치에 의해 내부응력이 3축 인장상태로 되고, 횡단면상의 응력은 중심축 근방에서 높은 값을 나타내어 일정하지 않게 분포한다. 이때 노치반경을  로 하면 버거만에 의해 단면내의 평균응력 =(1+2/a)ln(1+a/2) s로주어지며, p.c.f = (1+2  / a) l n (1 + a/ 2  )가 된다. 그림3.23은 노치에 대한 소성구속률을그래프로 나타낸 것이며, 결국 최소단면의 반경으로 노치가 클수록, 또는 최소단면의 반경이 작을수록 유효항복응력  는 증가하고 외관상 노치강화가 발생함을 알 수 있다.

14. c. 취성파괴에 미치는 응력다축성의 영향< 다축응력하의 취성파괴에 대한 파괴조건 >ⓛ Tresca의 항복조건인 최대주응력설이 성립하며, 1 = f (1 > 2 > 3, f =단축응력)② 2축 응력하의 취성파괴에 대해서는 Griffith의 이론을 2차원의 경우로 확장한 이론이 제안,그림3.24(a) 에서와 같이 타원형 균열이 평판내에 평면응력(3 = 0)이 작용하고, 균열에 따르는 곡선좌표계에서  ≥ f일대 거시적 파괴가 생긴다.즉, 가 최대값을 갖도록하여 파괴조건을 구하면 1 = f (33 + 2) > 0, 1 >2(1 - 2)2 + 8 f (1 + 2) = 0 (31 + 2) < 0, 1 >2 가 되며 그림 3.24(b)와 같다. 이것으로서 유리와 같은 취성재료의 압축강도와 인장강도의 비는 8이 됨을 알 수 있다.

15. 3.3 파괴인성a. 균열재의 파괴강도(i) 파괴인성 (Fracture toughness) 균열이 있는 재료의 경우는 파괴인성으로써 그 물성치를 평가함.균열과 같은 결함을 갖는 부재에 어떤 하중이 부하되면 균열이 없는 경우에 보다 더 낮은 항복강도나 인장강도에서 균열을 기점으로 하중은 증가하지 않고 급격히 균열이 전파되어 파괴가 발생된다. 이 같은 균열부재의 일방향부하에 대한 저항치를 파괴인성이라고 한다. (ⅱ) Griffith의 불안정 파괴 발생조건균열이 불안정적으로 전파하기 위해서는 균열면적의 미소증분 dA, 변형률에너지 또는 해방된 위치에너지 dUE, 새로운 균열면 생성에 필요한 에너지 dUs, 단위면적당 표면에너지 s 단위면적당 에너지 해방률 또는 균열진전력  (불안정 파괴의 구동력)라 하면 여기서, 실재료의 경우 소성변형이 생기고, 소성표면일 P >> 표면에너지 s 이므로  2 P(좌변은 불안정파괴에 대한 구동력, 우변은  에 대한 재료의 저항)로 된다. 는 응력확대계수 K에 대응하므로 균열재의 불안정 파괴의 구동력으로 K, 저항치로 Kc를 채용함.

16. b. 균열선단의 응력장(i) 선형파괴역학 (Linear Elastic Fracture Mechanics) 균열에 작용될 수 있는 하중 모드 Mode I : 개구형, 균열이 열리는 경향이 있음.Mode II: 면내전단형, 한 균열면이 다른 균열면에 미끄러지는 경향을 보임Mode III : 면외 전단형(또는 종전단형) - 균열이 있는 구조물은 이 세가지 mode중 하나 또는 두세개 모드가 결합된 하중을 받는다.

17. 균열선단근방의 응력을 고려할 경우 (r -> 0 ) 로 되며, fij(1) ()는 균열의 변형양식으로 응력성분마다 정해지는 고유함수,로 나타내고, 응력확대계수로서 특이응력장의 강도를 나타내는 계수임. 즉, K값이 같으면 균열재의 형상치수, 경계조건이 달라도 균열선단근방의 응력상태는 합동이 된다.응력확대계수 K는 균열선단근방의 응력상태를 대표하는 파라미터이며, 균열선단의 변형률, 변형률 에너지, 변형등 모든 역학량이 K와 대응관계에 있다. * Mode I, II, III에 대한 응력성분과 x방향 변위성분에 대한 구체적 식은 p114 참조 Mode I,  = 0일 경우 균열연장선상의 응력과 변위: 응력 : xy=0 변위 : v = 0 이 되며, 균열가장자리의 변위는 균열선단근방에서는 포물선 모양으로 된다.

18. 특별한 형상, 경계조건에 의한 응력확대계수 K의 해a) 균열길이 2a인 무한판의 경우① 길이 2a 균열을 갖는 무한판의 경계면에서 균열에 수직하게 응력 를 받는 경우 (그림 3.27 (a) ) ② 균열길이 2a인 무한판에 전단응력  가 작용하는 경우 (그림 3.28 (b)) ③ 면외 전단응력 tau_l 이 작용하는 경우 (그림 3.28 (b)) b) 균열길이 a인 편측균열을 갖는 반무한판에 인장응력  가 작용할 경우 (그림 3.28) c) 유한판의 경우 응력확대계수K (p118, 표3.2참조) (* F()는 무한판에 있는 균열에 대한 보정계수)

19. 응력확대 계수 K 와 에너지 해방률  와의 관계Mode I, II, III 에 대한 평면응력과 평면변형률에 대한 I, KI의 관계 (ⅱ) 소규모 항복 (samll scale yielding) 실재료에서는 균열선단부에 소성역(plastic zone)이 생기나, 소성역의 치수가 균열길이 또는, 미파단부 길이등에 비해 아주 작을 경우, 균열선단근방 소성역이외의 응력은 탄성특이응력으로 근사시킬수 있고, 소성역내의 응력·변형률에 대해서도 K는 1 대 1 대응관계에 있어 전체가 탄성상태에 있을 때와 같이 응력확대계수에 의해 파괴를 논할 수 있는 것을 소규모항복이라 한다. 균열진전방향의 소성역 치수 R 점선 : 탄성상태에서의 응력 분포, 실선 : 응력분포항복점 Y인 완전탄성체의 평면응력상태(z=0) 균열선단부 0 x R은 소성역, rp(y = Y인 균열선단의거리)를 기점으로 항복전후의 응력분포는 동일해야 하므로면적A = 면적 B가 되어야 한다. 따라서 소성역치수 이 된다.

20. (iii) 탄소성 파괴역학과 J 적분 탄소성 파괴역학이란?균열선단 소성역이 크게 되어 대규모항복이 되면, 균열재의 파괴를 응력확대계수 K로 설명할 수 없게 된다. 이때, 대규모항복상태에서의 파괴를 설명하는 역학체계를 탄소성 파괴역학이라 한다. K대신 J적분 사용 J적분은 균열진전에 따른 포텐셜에너지해방률과 같은 성질이 있고, 하중-변위관계에서 실험적으로 J적분값을 평가 할 수 있다. 소규모항복을 나타내는 선형탄성에서의 J는 다음 식과 같이 응력확대계수 K를 사용하여 나타낼 수 있다. Mode I의 경우,

21. c. 파괴인성파괴인성은 통상 역학량 K,  , COD 또는 J로 나타내며, 이들 인성치는 설계 또는 파손해석등의 목적에 사용된다.(i) 평면변형률 파괴인성 KIC파괴인성치인 응력확대계수 K는 시험편의 치수(특히, 두께)의 영향을 많이 받음. KIC의 판두께 의존성 :소규모항복조건을 만족하는 시험편의 판두께를 증가시키면 파괴인성치인 KIC 는 일정한 값에 수렴하게 된다. 판두께에 따른 거시적 파괴형태 :(a) 판두께가 얇을 경우 : 경사형(slant)(b) 판두께가 두껍게 되면 중앙부에 평탄한 직각형(square)이 존재, 표면부에는 쉐어립(shear lip)이 생기며, 하중-변위곡선에 불연속인 곡선을 만드는 pop-in이 있음.(c) 판두께가 더욱 증가하면 KIC (파괴인성치)는 일정치에 수렴하는 평면변형률상태가 된다.

22. 평면변형률 파괴인성 KIC 가 중요한 이유 ① 재료가 나타내는 최소의 파괴저항② 실구조물에 존재하는 균열의 대부분은 삼차원적인 표면균열과 내부균열이고, 균열선단에서 평면변형률 상태의 변형이 되기 때문에 KIC가 중요. ASTME399-81에 따른 KIC 시험의 규격 ① 1.6mm 이상의 피로예비균열 시험편을 사용② 금속재료에 적용③ 표준시험편: 3점 굽힘시험편 SEB(bend specimen), 컴팩트 인장시험편 CT(compact tension specimen), 원호상 시험편 AT (arc-shaped specimen), 원판상 시험편 DCT(disk-shaped compact specimen)를 사용

23. ④ 시험편 치수 : AT 및 DCT시험편은 CT시험편과 동일형상이며, 시험편 폭(W)를 기준으로 비례적으로 각 치수가 정해져 있다. ⑤ 시험편의 노치 : 예리한 균열로 만들기 위해 피로예비균열을 도입, ⓐ 작용하중 : 가 되도록,ⓑ 노치의 길이:충분히 길게(0.025W 또는 1.3mm 이상ⓒ 피로예비균열은 직선적일 것.ⓓ 균열길이 : * 판두께를 4등분하여 측정한 3개소의 균열길이의 차가 3점의 평균 균열길이의 10%이하 * 양표면의 균열길이 차가 3점 평균 균열길이의 10%이하일 것. * 표면의 균열길이가 3점 평균 균열길이와 15%이상 차이가 나지 않아야 한다. ⑥ 부하속도 : KIC증가율이 0.55∼2.75 MPam1/2/s 의 범위

24. ⑦ 파괴인성 산출 파괴인성 시험으로 그림3.39와 같은 세가지 유형의 하중-변위곡선이 얻어지며, Type I : 연성파괴, Type II : pop-in이 생기는 경우, Type III : 취성파괴와 같은 파괴형식에 대응 된다. KIC산출과정 ① PQ : OA와 OP5사이의 최대하중 PQ Pmax / PQ 1.10의 관계 일 때 ② KQ 구하기 PQ를 각 시험편 마다 주어진 K산출식의 P에 대입 예) SEB 및 CT 시험편의 경우 * S는 3점굽힘 지점간격, 표준시편의 경우 S = 4W * CT specimen의 경우(S=W) ③ KQ가 KIC로 사용가능한지를 판단 * B를 시험편 두께, a는 평균길이, ys는 0.2%내력 *치수조건을 만족하면 앞에서 계산한 KQ는 파괴인성 KIC로 사용 할 수 있다.치수조건은 균열선단에서 평면변형률과 소규모 항복상태를 유지하기위한 조건 임.

25. KIC에 영향을 미치는 요인 ① 재료학적 요인- 퀜칭·템퍼링처리, 화학조성의 영향- 응력제거처리를 한것이 파괴인성이 낮게 나타났음 ② 온도의 영향 - 파괴인성은 온도와 함께 저하함 (파괴인성  온도) ③ 이방성의 영향 - 미세조직의 방향성 및 화학적인 편석의 영향 설계시 허용균열치수와 공칭응력과의 관계 p133의 표3.3에서 T6와 T4에서 동일한 설계응력에서 허용결함치수(2ac)는 T4재의 경우32.6mm, T6재는 5.2mm로 상당한 차이를 보임, 따라서 고강도 재료보다 고인성재료인 T4재를 사용하는 것이 취성파괴 방지에 효과적임.

26. (ⅱ) COD (Crack Opening Displacement, 균열개구변위) 시험 적용범위 : 예리한 균열의 파괴거동 표현, c의 개념과 유사하여 평면변형률 파괴인성 KIC와 를 도출 할 수 있음, 탄소성변형이 생기는 조건에서도 측정가능 시 험 법 : - BS 5762 : 파괴인성값으로 COD의 한계값 c를 구함, 3점 굽힘시험편을사용, ASTM E399와 비슷하며, 단지 두께를 시험재의 원래두께를 채용하는점이 다름. - 하중조건 : - 변위계 : 하중-변위곡선이 얻어지며, KIC시험과 유사 (i) 불안정파괴개시까지 변위의 증가와 함께 하중이 단조증가, 균열이 검출되지 않는 경우로 한계변위 Vc 를 최대하중값으로 사용. 만약, 선형역 근방에서 파괴가 발생할 시에는 KIC 값이 나타나는지를 KIC 시험방법에 따라 검토 (ii) 최초의불안정점 또는 불연속점에 대한 값을 VC로 채용 (iii) 하중-변위곡선이 최대하중점을 지나 변위의 증가와 함께 하중이 감소하는 경우 전위차법과 AE법에 의해 균열발생점을 검토 하여 한계변위Vc로 사용, * 재료비교의 목적으로 최대하중시의 변위 Vm을 사용해도 되지만 그 결과가 시험편의 형상, 치수에 의존하므로 파괴인성치로 취급 될 수 없다. 환산식 : 한계변위 Vc를 균열선단의 한계개구변위 c로 환산 (* Vg : 클립게이지변위, Z : 시편 표면에서 클립게이지 지지점까지의 높이)

27. (iii) JIC (J-Integral, J-적분) 시험 JIC채용 이유 : KIC 시험편은 치수요건이 필요하여 고인성재료에서는 시편치수가 대단히 크게 된다. 따라서, 소형시험편에 의해 KIC 상당값이 결정될 수 있도록 하기 위해 JIC시험을 함.. JIC시험법 : ASTM E813-81 및 JSME S001-1981규정 시험편 : 3점 굽힘 및 CT인장시험편을 사용,피로균열도입조건, 시험지그, 시험순서 : ASTM E399와 거의 동일균열발생점 검출법 : ASTM E813의 R곡선법 - 균열둔화직선과 균열진전 저항곡선의 회귀직선과의 교점을 균열발생점을 Jin으로 함. JSME S001에서는 R곡선법, 스트레치존법, 제하컴플라이언스법, 전위차법등을 사용 치수조건 : 시험편 판두께가 일 때 Jin을 JIC라 함. 환산식 : JIC 를 KIC 값으로 환산

28. (iv) 동적 및 균열전파 정지파괴인성 동적부하에 의한 균열발생의 동적파괴인성 KId : 부하속도가 증대함에따라 KId는 저하 균열전파정지 파괴인성 KIa : 이중인장시험과 DCB시험을 행함. KId시험법은 ASTM에서 검토중, 철강재료의 KIa 에 관한 시험법은 ASTM E1221-88에 제정 되어있다. KIC > KId > KIa의 관계가 성립함.