임계 평면 분석

Critical plane analysis

임계 평면 분석은 재료의 특정 평면에 의해 경험되는 스트레스나 변종의 분석뿐만 아니라 어떤 평면에 가장 극심한 손상을 입힐 가능성이 있는가를 확인하는 것을 말한다.임계 평면 분석은 재료와 구조물의 피로 수명에 대한 주기적 다축 하중 이력의 영향을 설명하기 위해 공학에서 널리 사용된다.[1][2][3][4]구조물이 주기적 다축하중에 있을 때에는 다축하중을 고려한 다축피로기준을 사용할 필요가 있다.주기적 다축 하중이 비비례적인 경우 적절한 다축 피로 기준을 사용해야 한다.임계 평면법에 기초한 다중 연속 기준이 가장 효과적인 기준이다.[5]

평면 응력 케이스의 경우 평면의 각도로 평면의 방향을 지정할 수 있으며, 이 평면에 작용하는 응력과 변종은 Mohr의 원을 통해 계산할 수 있다.일반적인 3D 사례의 경우, 방향은 평면의 단위 정상 벡터를 통해 지정할 수 있으며, 관련 응력 변형은 텐서 좌표 변환 법칙을 통해 계산할 수 있다.

Sines 규칙과 같은 초기 접근법 또는 최대 주 응력 또는 변형 에너지 밀도에 대한 상관관계와 같은 중요한 평면 분석의 주요 장점은 특정 재료 평면의 손상을 설명할 수 있는 능력이다.즉, 복수의 위상 외 부하 입력 또는 균열 폐쇄와 관련된 경우는 높은 정확도로 처리할 수 있다.또한, 임계 평면 분석은 광범위한 재료에 적응할 수 있는 유연성을 제공한다.금속과[6] 중합체[7] 모두에 대한 임계 평면 모델이 널리 사용된다.

일련의 균열 방향을 보여주는 애니메이션으로, 각 균열 방향은 임계 평면 분석 중 피로 수명에 대해 평가된다.

역사

M. W. Brown과 K. J. Miller가 다축 조건에서의 피로 수명은 가장 많은 손상을 받는 평면의 경험에 의해 좌우되며, 임계 평면의 장력과 전단 하중을 모두 고려해야 한다고 관찰한 1973년에 발표된 연구로 거슬러 올라간다.[8]

참조

  1. ^ 파테미, A, & Socie, D. F. (1988)위상 외 하중을 포함한 다축 피로 손상에 대한 임계 평면 접근법엔지니어링 재료 및 구조물의 피로 및 파괴, 11(3), 149-165.
  2. ^ 박, J,&넬슨, D. (2000년)일정한 진폭 다축 피로 수명을 예측하기 위한 에너지 기반 접근법과 임계 평면 접근법의 평가.국제 피로 저널, 22(1), 23-39.
  3. ^ 수스멜, L. (2010)다축 피로 문제에서 임계 평면의 방향을 결정하는 간단하고 효율적인 숫자 알고리즘.국제 피로 저널, 32(11), 1875-1883.
  4. ^ 드레이퍼, 존현대적인 금속 피로 분석.EMAS, 2008.
  5. ^ Socie, D. F.Marquis, G. B. (2000)다축 피로.Ed. SAE International, 미국.
  6. ^ Glinka, G.; Shen, G.; Plumtree, A. (1995). "A multiaxial fatigue strain energy density parameter related to the critical fracture plane". Fatigue & Fracture of Engineering Materials & Structures. 18 (1): 37–46.
  7. ^ Barbash, Kevin P.; Mars, William V. (2016). "Critical Plane Analysis of Rubber Bushing Durability under Road Loads". SAE Technical Paper. 2016-01-0393.
  8. ^ Brown, M. W.; Miller, K. J. (1973). "A theory for fatigue failure under multiaxial stress-strain conditions". Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers. 187 (1): 745-755. doi:10.1243/PIME_PROC_1973_187_161_02.

외부 링크