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안녕하세요~! 재료물성시험기 전문 제조업체 (주)쏠트입니다.

오늘은 재료 과학 및 공학에서 필수적인 절차인 피로 시험에 대해

소개해 드리도록 하겠습니다.

 

피로 시험이란 무엇인가?

 

 

 

 

피로 시험은 라틴어 "fatigare"에서 유래되었으며, 이는 "피곤하다"를 의미합니다. 

피로는 재료가 변동 응력 및 변형을 받을 때 발생하는 점진적이고 국부적인 영구적인 구조적 변화를 의미하며, 충분한 수의 반복 후에 균열이나 파손을 초래할 수 있습니다. 

반복 응력은 일반적으로 재료의 항복 강도보다 훨씬 낮습니다. 따라서 피로 시험은 재료나 부품에 반복적이고 주기적인 응력을 가하여 파손이나 일정 횟수의 주기를 완료할 때까지의 시험입니다.

이 시험의 목적은 재료가 파괴되거나 균열이 발생하기 전까지 견딜 수 있는 주기인 피로 수명과, 주어진 횟수의 주기 동안 재료가 견딜 수 있는 최대 응력인 피로 강도를 결정하는 것입니다.

피로 시험은 주로 변동하거나 동적인 하중에 노출되는 재료와 부품의 성능과 신뢰성을 평가하는 데 중요한 역할을 합니다. 

예를 들어 다리, 항공기, 엔진, 의료 임플란트와 같은 곳에서 사용되는 재료들은 피로 시험을 통해 실제 환경에서 발생할 수 있는 응력 조건을 시뮬레이션하고 이에 대한 응답을 평가합니다. 

이러한 접근은 재료의 설계, 개발 및 성능 개선에 중요한 기여를 합니다.

 

 

 

피로 과정 세가지 주요 단계

 

 

1. 균열 핵 형성 및 균열 시작으로 이어지는 초기 피로 손상,

2. 부품의 균열되지 않은 나머지 단면이 너무 약해져서 가해지는 하중을 견딜 수 없을 때까지 균열의 점진적 순환 성장(균열 전파)

3. 나머지 단면의 최종 갑작스러운 골절.

 

 

 

 

인장시험 VS 피로시험

 

 

 

피로 시험과 인장 시험은 절차, 매개 변수 및 결과 측면에서 유사점과 차이점을 가지고 있습니다. 두 시험 모두 특정 형태와 크기의 시편, 하중을 가하는 시험 기계, 시편의 반응을 측정하는 장치를 필요로 합니다.

또한 두 시험 모두 재료에서 적용된 응력과 발생하는 변형 간의 관계를 나타내는 응력-변형 곡선을 생성합니다.

그러나 피로 시험과 인장 시험은 하중의 종류, 주파수, 크기, 시편의 파손 모드 및 기준에서 차이가 있습니다. 피로 시험은 진폭과 주파수가 변하는 주기적 하중을 사용하며, 

인장 시험은 선형적으로 증가하는 일정한 하중을 사용합니다.

피로 시험은 고응력 집중 지역에서 시작되고 전파되는 균열이나 파손으로 나타나는 피로 파손을 초래하며, 

인장 시험은 목의 형성 또는 단면적 감소가 이어지는 후에 파손이 발생하는 인장 파손을 초래합니다.

 

 

 

응용 분야

 

 

피로 시험과 인장 시험은 시험 대상 재료나 부품의 종류, 목적, 환경에 따라 다른 응용과 도전 과제를 가지고 있습니다. 피로 시험은 금속, 합금, 복합 재료 및 고분자 등 변동 또는 동적 하중 하에서 작동하는 재료와 부품에 더 적합합니다. 피로 시험은 많은 주기의 시행, 하중 매개 변수의 정밀한 제어, 시편 상태의 주의 깊은 모니터링이 필요하여 더 많은 도전 과제를 가지고 있습니다. 반면, 인장 시험은 세라믹, 유리 및 섬유와 같이 정적 또는 일정한 하중 하에서 작동하는 재료와 부품에 더 적합합니다. 인장 시험은 단일 하중을 요구하며, 응력과 변형의 간단한 계산 및 시편 파손의 명확한 관찰만으로도 충분합니다.

 

 

(주)쏠트사의 피로시험기 (ST-1005 Series)

 

 

 

 

 

 

 

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