구성 요소의 피로 수명은 균열 개시와 균열 전파의 두 단계로 구성됩니다. 골절 역학은 균열 성장 수명을 예측하는 데 사용되는 방법입니다. 결함 또는 균열이 포함 된 구성 요소에 특히 유용합니다. 골절 역학 기반 피로 분석의 주요 응용 프로그램에는 설계 수명을위한 최대 허용 가능한 초기 결함 크기 (종종 용접 포함)의 결정, 알려진 또는 가정 된 균열 크기 및 검사 간격 계획으로 균열 성장 수명 계산이 포함됩니다. 이 방법을 사용하여 균열 성장을 정확하게 예측하려면 적절한 환경 조건 하에서 재료의 피로 균열 성장률 (FCGR)을 얻기 위해 테스트를 수행해야합니다.
FCGR은 종종 파리 전력법 측면에서 응력 강도 계수 범위 ΔK의 함수로 표현됩니다.
da/dn=a Δkm [1]
DA/DN이 사이클 당 균열 성장 인 경우, ΔK는 응력 범위, 균열 크기 및 시편 구조의 함수이며, A 및 M은 피로 균열 성장 테스트를 수행하여 결정 해야하는 재료 상수입니다.
FCGR 테스트를 수행하기위한 두 가지 잘 알려진 표준이 있습니다 : ASTM E647 (1) 및 ISO 12108 (2). 그것들은 주로 일치하지만, 둘 사이에는 약간의 차이가 있습니다. 이러한 차이의 예에는 매개 변수 C의 사양이 포함되며, 이는 감소하는 ΔK FCGR 테스트 (ASTM E647에서 -0.08mm-1) 동안 하중 강하의 크기 인 반면 ISO 12108에서 -0.1mm-1) 및 ASTM E647의 Δkkth : 10-7mm/사이클에 대한 균열 성장 임계 값에 대한 정의.
FCGR 테스트는 소형 장력 (CT), 단일 가장자리 노치 벤드 (SENB), 단일 에지 노치 장력 (SENT) 및 중심 균열 장력 (CCT) 시편을 포함하는 표준 시편 형상을 사용해야합니다. ASTM E647과 ISO 12108은 모두이 시편 구조를 받아들이고 K 솔루션을 제공합니다. 그림 1은 다른 두 가지보다 자주 사용되는 SENB 및 CT 시편의 형상을 보여줍니다. SENB 시편과 비교하여, CT 시편은 재료 샘플이 제한 될 때 중요 할 수있는 재료가 더 경제적이라는 장점이 있습니다. 그러나 이러한 시편의 가공은 더 비쌉니다. SENB 시편 지오메트리의 또 다른 장점은 부식성 환경 챔버에서 테스트를 설정하는 것이 더 쉽다는 것입니다.
표준 (1, 2) 시편, 노치 및 프리 - 크랙의 크기 요구 사항을 지정합니다. Notch는 종종 전기 방전 가공 (EDM)에 의해 생성되며 Pre - 균열은 주기적 하중으로 도입됩니다. pre - 균열의 마지막 최대 k (kmax)가 fcgr 테스트 시작시 사용되는 kmax보다 작도록하는 것이 중요합니다. 이를 달성하기 위해, 사전 - 크래킹은 종종 후속 FCGR 테스트에 사용 된 것보다 스트레스 비율로 수행됩니다.