재료거동학-연습문제풀이-취성파괴, 피로

목차

1.2 취성파괴(Brittle Fracture)에 대한 예를 수집하고 파손 기구(Failure Mechanism)에 대하여 간략하게 설명하시오
1.4 피로(Fatigue)에 대한 예를 수집하고 수집하고 파손 기구(Failure Mechanism)에 대하여 간략하게 설명하시오
1.6 열피로(Thermal Fatigue)에 대한 예를 수집하고 파손 기구(Failure Mechanism)에 대하여 간략하게 설명하시오
1.8 부식(corrosion)에 대한 예를 수집하고 파손 기구(Failure Mechanism)에 대하여 간략하게 설명하시오
1.10 바다를 가로질러 육지와 섬을 잇는 거대한 교량을 설계하고자 한다. 파손을 방지하기 위하여 어떤 요소들을 생각해야 하며 어떤 설계 방식이 가장 적합한지를 적어보시오.
1.12 무거운 하중을 싣고 이착륙을 반복하는 항공기의 날개를 설계하고자 한다. 어떤 요소들을 고려해야 하며 적합하다고 생각하는 설계 방식을 제시하시오.
1.14 무거운 짐을 싣고 거친 파도 위를 지나는 선박을 설계 할 때 고려해야 할 요소들은무엇이며 가장 적합하다고 생각하는 설계 방식을 제시하시오.
1.16 온도의 변화와 방향에 따라 온도구배가 극심한 우주에서 장기간 동안 운행할 수 있는 우주선을 설계 할 때 고려해야 할 요소들은 무엇이며 가장 적합하다고 생각하는 설계방식을 제시하시오.

본문내용

1.2 취성파괴(Brittle fracture)에 대한 예를 수집하고 파손 기구(Failure mechanism)에 대해 간략하게 설명하시오.
취성파괴란 재료가 외력에 의해 거의 소성 변형을 동반하지 않고 파괴되는 것으로 불안정적이고 빠른 속도로 파괴가 진행된다. 고강도 재료, 저온에서의 철강, 건축물의 콘크리트, 불안정한 용접의 취성파괴는 언제든지 일어날수가 있는데 그 중 일상에서 접하기 쉬운 취성파괴는 콘크리트에 의한 취성파괴와 철강의 취성파괴가 있다. 특히 콘크리트의 취성파괴는 갑작스러운 건물붕괴의 원인이 되기도 하기 때문에 이를 보완하는 재료들과 함께 사용하여 취성파괴로 인한 피해를 최소화하게 된다.

<중 략>

1.12 무거운 하중을 싣고 이착륙을 반복하는 항공기의 날개를 설계하고자 한다. 어떤 요소들을 고려해야 하며 적합하다고 생각하는 설계 방식을 제시하시오.

<그 림>

항공기의 파손에 영향을 줄 요소를 몇 가지 살펴 보자면
1. 지속적인 항행을 하며 받는 공기저항의 피로와 취성
2. 이 착륙을 통해 받는 하중으로 인한 피로와 취성
3. 동체 무게로 인한 피로 & 승객과 화물로 인한 피로
등을 꼽을 수 있다.
우선 항공기는 하늘을 날아 빠르게 이동하는 교통수단이다. 시속 800km/h 이상을 웃도는 고속이기 때문에 지상에서 다니는 차량이나 열차에 비해 비교할 수 없을 만큼 큰 하중을 받게 된다. 공기저항으로 인한 피로하중이 어마어마할 것이다. 그렇다고 해서 그 부분을 무작정 튼튼한 소재를 쓸 수도 없는 노릇이다. 항공기는 보통 20000회의 비행, 60000시간의 비행시간 30년 운용을 목표로 제작된다. 이는 한 번의 설계와 제작으로 최대한의 이율을 보기 위해서 제작되고 설계되는것을 말한다.
앞서 첫 번째로 말했던 요소인 공기저항의 피로이다. 이 부분은 동체가 받는 피로를 버티게 하는데 한정적이므로 동체가 받는 저항을 최소화 시킨다면 되는 것이 아닌가 한다.

참고 자료

강왕구 황인성, 2011, 여객기 구조 및 재료기술 발전동향, 항공우주산업기술동향9권2호 pp. 27~38
(http://150.197.2.88:8080/MultiData/A0156/515/4459249696_1_510644960448376.pdf) - 연습문제 1.12
김기준 2005년 선박의 부식과 방식 대책(I) no. 17, pp.44-54 – 연습문제 1.8, 1.14
김우종,조경식,이치동,김창수 ; (2013-02), Vol.61 No.2 ; [특별기사] UHPC 활용 교량의 설계와 시공 p 74p (http://www.ksce.or.kr/newsletter/130131/pdf/KSCE_1_2013_02_69(C).PDF) – 연습문제 1. 10
고산, 2009.6, 과학과 기술 - 귀환 우주선 착륙지점 오차 50km, p90
(http://kofst.or.kr/kofst/PDF/2009/n6s481/GGDCBE_2009_n6s481_89.pdf)
김재곤, 1989, 대한기계학회, 기계부품의 피로사례 및 방지대책, v29 no.2, p118~119 – 연습문제 1.4