취성파괴 평가 시 Side Groove의 영향

Abstract

Recently, due to the increase in the size of the structure, the materials used are gradually becoming higher in strength. Steels used in bridges and steel structures as well as steels used in ships are also becoming more prone to high-strength steel products. As such, regardless of the industrial group, the keyword for the latest steel structure is [high intensity, extreme materialization]. However, it is well known that the fracture toughness of the steel decreases as the thickness of the steel increases. The fracture properties that are particularly vulnerable in extreme materialization are safety against unstable fracture (brittle fracture). Therefore, the international community has established a new international standard for brittle fracture safety. In this study, to evaluate the brittle fracture stability of high - strength extreme materials used in building structures including bridges, In order to minimize the effect of shear lip on the specimen surface which affects brittle crack propagation stop, side-groove is made on the specimen side to investigate the effect of brittle fracture. In order to investigate the effect of shear lip on brittle crack propagation stop for the thicknesses 50mm, 80mm, 100mm which can be used in civil engineering and construction field, the depth of side-groove is varied on the side of specimen, The effect of the depth on the stress distribution of the crack tip inducing shear lip was analyzed by finite element method. Based on the results of FEM analysis, this study proposes the minimum thickness of shear lip on the brittle crack propagation stopping properties of extreme post material used in bridges and building structures and investigates the propagation stopping mechanism of brittle cracks.|최근 구조물의 대형화로 인해 사용 재료는 점차 고강도 극후물화 되고 있는 추세이다. 교량 및 강구조물에 사용되는 강재를 비롯해 선박에 적용되는 강재 또한 고강도 극후물화의 경향이 뚜렷하게 나타나고 있다. 이처럼 산업군에 관계없이 최근 강구조물의 키워드는 [고강도, 극후물화] 이다. 하지만 강재의 두께가 증가함에 따라서 강재가 갖는 파괴인성은 저하하는 경향을 보인다는 것은 이미 잘 알려진 사실이다. 극 후물재에서 특히 취약하게 나타나는 파괴특성은 불안정파괴(취성파괴)에 대한 안전성이다. 그러므로 국제사회에서는 취성파괴 안전성 확보를 위한 국제규격을 제정하였다.본 연구에서는 교량을 포함한 강 구조물에 사용되는 고강도 극후물재의 취성파괴 안전성 검증을 위해 취성균열 정지 가능성을 평가하는 실험을 활용하여, 취성균열 전파정지에 영향을 주는 Shear lip을 최소화 하고자 한다. 이를 위해 시편 노치부 측면에 Side-groove를 만들어 취성파괴에 미치는 Side-groove의 영향을 해석적으로 검토하고자 한다. 현재 토목 및 건축 현장에서 사용가능한 두께인 50mm, 80mm, 100mm에 대해 취성균열전파 정지에 영향을 미치는 Shear lip을 검토하기 위하여, 시험편 측면에 Side-groove의 깊이를 다양하게 변화시켜, Side-groove의 깊이가 Shear lip을 유발시키는 crack tip의 응력분포에 미치는 영향을 유한요소법을 통해 해석적으로 검토하였다.