(그림자나무) 피로한도 영향인자

제 서브노트 중 주요문제를 엄선하여 올려드리겠습니다. 첫번째로 피로한도 및 영향인자 입니다.
건설기계기술사 기출문제 중 가장 많이 출제되었던 문제로서 피로한도의 정의, 피로곡선, 피로한도에 미치는 영향인자에 대해 잘 정리하시면 됩니다.

학문적인 연구가 아닌 자격 취득을 위한 시험에서는 어떤 시험이든 기출문제가 기본이 되어야 합니다.
기출문제를 분석하여 자주 출제되는 문제를 기본으로 점차 공부범위를 넓혀 가시면 될 것 같습니다.
학문적인 연구는 자격 취득 후에도 충분히 가능합니다.

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문제) 피로한도 및 영향 인자에 대해 설명하시오.

답)

I. 피로한도 및 영향 인자
1. 피로파괴
1) 재료에 허용 정하중보다 작은 반복하중이나 교번하중이 장기간 동안 작용해 파괴되는 현상.
2) 일반적으로 피로에 의한 균열은 부재 단면의 가장자리에 생겨서 파괴의 핵을 만들고 점차 진행되어 파괴됨.

2. 피로곡선 (윌러곡선, S-N 곡선)
- 어떤 응력 (S) 가 반복됐을 경우, 파괴되기까지의 반복 횟수 (N) 을 나타내는 그래프.

3. 피로한도.
1) 피로한도: 재료가 피로파괴를 일으키지 않고 견딜 수 있는 최대응력, S-N 곡선의 수평 구간에 해당.
2) 한계반복수: S-N 곡선의 경사부에서 수평 구간이 시작되는 부분.
3) 시간강도: 비철금속은 피로한도가 존재하지 않으므로 특정 반복수에서 파괴되기까지의 응력을 피로한도로 함.

4. S-N 곡선의 특징
1)피로한도 이상의 응력이 작용할 경우, 응력도가 커짐에 따라 파괴되기까지의 반복횟수가 감소.
2) 한계반복수에 해당하는 S-N 곡선상의 응력을 기준 강도로 적용하면 안전.
3) 철강재료만 해당되고, 비철금속은 응력이 감소되면 반복 횟수가 증가되어 우하향곡선으로 그려짐.

5. 피로한도의 영향인자
1) 노치 효과: 단면의 형상이 급변하는 부분에 응력이 집중되고 피로한도가 급격히 저하.
2) 치수 효과: 부재의 치수가 커질 수록 피로한도 저하.
3) 표면 효과: 표면이 거칠 수록 피로한도 저하.
4) 부식 효과: 부식은 피로한도를 현저히 저하시킴.
5) 온도 효과
a) 온도가 실온 이상으로 증가하면 피로한도 저하.
b) 크리프 강도가 높을 수록 피로한도 증가.
6) 압입 효과
a) 억지끼워 맞춤, 때려 박음 등에 의한 변율의 영향.
b) 노치효과 이상의 악영향 발생.
7) 속도 효과: 하중의 반복 속도가 증가할 수록 피로한도 저하.

6. 피로한도 상승 인자
1) 고주파, 침탄, 질화열처리에 의한 강도, 강성 부여.
2) 롤링압연에 의한 강도, 강성 부여.
3) 쇼트피닝, 샌드블라스팅 작업에 의한 강도, 강성 부여 및 내부응력 제거 (특히 용접구조물)
4) 표층부 압축잔류응력을 발생시키는 각종 처리
5) 전해연마, 래핑 등 표면을 매끄럽게 하여, 표면거칠기에 의한 노치효과를 감소.