굵은 철사를 한번 구부렸다가 펴면 쉽사리 끊어지지 않지만 구부렸다가 펴고 하는 반복하중을 지속해서 가하면 종국에는 끊어지게 됩니다. 이처럼, 극한 하중보다 작은 하중이 반복적으로 작용할 때 파손되는 현상을 피로파괴(fatigue failure)라고 부르고, 끊어지기까지 가한 반복하중의 횟수를 해당 물체의 피로수명(fatigue life)이라고 합니다.
본 기술자료에서는 공학 구조물에서의 주요 파손 원인인 피로 현상에 대한 개념을 자세히 설명하고, 설계 구조물의 피로수명 또는 내구수명을 산정하는 방법에 관해서 설명합니다.
주요 내용
1. 피로해석의 이해와 필요성
2. 피로해석의 주요 용어와 개념
3. 여러가지 피로해석의 방법과 장단점
공학 구조물에서 발생하는 파괴의 80% 이상이 피로균열에 의한 것으로, 피로수명은 어떠한 설계에 있어 대단히 중요한 고려사항이지만 실험적으로 계산하기는 매우 어렵습니다. 왜냐하면 앞서 예를 든 철사와는 달리 대부분은 피로수명에 도달하기까지 실험을 수행한다는 것은 시간과 비용적인 측면에서 비현실적이기 때문입니다. 따라서 피로수명은 해당 재료의 S-N 선도(S-N curve, Wohler curve)와 피로해석(fatigue analysis)을 활용하여 예측하는 것이 일반적입니다.
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