[재료시험4]피로시험 이란..?

피로시험

 피로(파괴)란

금속재료 및 구조물에 반복응력(Cycle stress)이 발생하거나 혹은 변동응력(Dynamic loads)이 발생할 때, 응력의 반복횟수가 증가함으로써 금속재료의 강도가 저하되는 현상으로 이때 응력의 크기가 정하중(Static loads)을 받을 때의 그 재료의 강도보다 훨씬 작은 값일 때도, 또는 상온에서의 탄성한도보다도 작은 응력이 작용할 때도 오랫동안 반복되면 나중에는 파괴(Fracture)가 일어난다. 이러한 파괴를 피로 파괴(Fatigue Failure)라고 한다. 피로하중의 변동에는 상한응력과 하한응력이 있다. 다시 말하면 최대응력, 즉 상한치와 최소응력인 하한치의 차이가 어떤 응력범위에 있어서 파괴까지의 반복 횟수를 지배한다. 최대응력 및 응력 변동 범위가 한계치보다 작은 값이면 대단히 많은 횟수를 반목하여도 파괴되지 않으므로, 실용상 무한 반복 하여도 견딜 수 있다고 생각할 수 있다. 재료를 사용하는 입장에서 볼 때, 무한 반복이라고 볼 수 있는 내구한도를 결정하는 것이 필요하다. 만약 그와 같은 의미를 갖는 기준 반복수에 대하여 파괴되지 않는다면 이것을 불파단으로 볼 수 있다.


피로 시험의 목적

기계나 구조물의 파괴가 대부분 피로파괴라 할 정도로 이에 대한 안정성 확보가 설계 시 매우 중요한 사항 중 하나가 된다. 특히 운동 상태에 있는 기계는 사용기간이 경과하면 재료의 강도가 저하되는데 그 저하 속도는 매우 느린 경우가 많고, 또 파괴 시점을 예측하기가 어려운 때가 대부분이다. 그리고 외형상으로는 큰 변화를 일으키지 않고 진행되는 피로파괴가 대부분이며 어느 순간 돌발적으로 파괴가 일어나 종종 큰 사고가 일어나기도 한다. 이처럼 피로 시험은 재료를 실용 기계부품이나 구조물 등에 적용 시 예상치 못한 파괴를 미연에 방지하고 부품의 수명이나 교체시기를 예측하여 궁극적으로 안전을 도모하고 물적 인적 피해를 방지키 위하여 수행된다.

반복 굽힘 피로시험기 + 장치개념도