延性材料(Al 6061)의 混合모드荷重下에서 龜裂先端部의 破壞擧動 및 破壞靭性評價 = (The) behaviour of the fracture near a crack tip and evaluation of fracture toughness under mixed mode loading in ductile materials(Al 6061)
저자
발행사항
서울 : 檀國大學校 大學院, 1997
학위논문사항
학위논문(박사)-- 檀國大學校 大學院: 기계공학과 고체전공 1997. 2
발행연도
1997
작성언어
한국어
주제어
KDC
551.1 판사항(4)
발행국(도시)
서울
형태사항
xii, 124p. : 삽도 ; 26cm.
일반주기명
참고문헌: p. 114-122
소장기관
본 연구에서는 혼합모드하중하에서 굽힘모멘트, 전단력 그리고 비틀림모멘트를 받는 편측 균열시험편을 사용하였다. 시험편에서 혼합모드균열의 J 적분은 모드 I 변형성분의 J적분(J_I), 모드 II 변형성분의 J 적분(J_II), 모드 III 변형성분의 J 적분(J_III)를 각각 합한 형태로 사용하였다.
J_I, J_II 그리고 J_III는 굽힘모멘트-균일개구각, 전단력-균열전단변위 그리고 비틀림모멘트-균열비틀림각의 선도로부터 계산하였다. 실시간에 따라 굽힘모멘트-균일개구각, 전단력-균열전단변위 그리고 비틀림모멘트-균열비틀림각의 선도를 얻기위하여 혼합모드 하중에 대하여 새로운 변형게이지와 광학위치감지장치(PSD)를 사용하였다. 탄소성파괴인성시험은 알루미늄합금으로 수행하였다. 하중장치는 이 실험을 위하여 설계하여 제작하였다. 탄소성파괴인성시험은 PSD를 사용하여 균열변형(모드 I+모드 II+모드 III)을 측정함으로써 성공적으로 실험을 수행할 수가 있었다.
혼합모드에서 균열개시의 하중조건에 대하여 MMT-3(모드 I+모드 II+모드 III)가 모든 시험편 중에서 가장 작은 값을 갖고 있다. 이것은 MMT-3가 만약 동일한 하중조건하에서 토르크가 함께 작용하면 작은 하중에서 균열이 개시됨을 의미하는 것이다.
마지막으로 GMT복합재료의 강도는 알루미늄(Al 6061)보다 작지만 파괴인성은 특히 혼합모드 하중을 받는 MMT-3시험편이 알루미늄합금보다 큰 값을 갖는다.
In this study, an elastic-plastic fracture toughness test under mixed mode loading was proposed using a single edge-cracked specimen subjected to bending moment, shearing force, and twisting moment. The J-integral of a crack in the specimen is expressed in the form of the sum of J-integral(J_I) of deformed component due to mode I, J-integral(J_II) of deformed component due to mode II, J-integral(J_III) of deformed component due to mode III, respectively.
J_I, J_II and J_III can be estimated from the diagram of bending moment - crack opening angle, shearing force - crack shear displacement and twisting moment - crack twisting angle. In order to obtain in these diagram at the real time, a new deformation gage for mixed mode loading was proposed using the optical position sensing device(PSD). The elastic-plastic fracture toughness test was carried out with an aluminum alloy.
The loading apparatus was designed and manufactured for this experiment. An elastic-plastic fracture toughness test using the PSD brings a successful experimentation in measuring the crack deformaion(mode I+ mode II + mode III). For the loading condition of the crack initation in the mixed mode, the MMT-3(mode I+mode II+mode III) has the lowest values out of the all specimens. This implies that MMT-3 is possible of the crack initation at lower load, if the specimen acts on together with the torque under the same loading condition.
Finally, the strength of GMT composite material has the lower than it of aluminum alloy(Al 6061),but its fracture toughness has the higher than it of aluminum alloy in MMT-3 specimen under mixed mode loading, especially.
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