내구성

개발자들이 피로 저항이 있는 부품이 아니라 내구성이 높은 부품을 설계하는 경우가 많습니다.

부품의 내구성을 확인하기 위해서는 정적 크리프 하중에서부터 충격 하중과 일정한 증폭 또는 다양한 증폭의 반복 하중까지 모든 유형의 하중을 고려해야 합니다.온도, 침전, 압력, 부식이나 노화로 인한 재료의 변화 같은 환경 조건을 고려합니다.그 다음 과제는 가능한 한 가장 간단한 시험을 통해 물성값을 확인하여 이를 토대로 설계자가 신뢰할 수 있는 부품을 개발할 수 있게 하는 것입니다.

여기서 문제는 손상 과정이 매우 복잡해 사실상 하나의 파라미터로는 설명할 수 없다는 점입니다.항상 손상은 소성 변형이 반복적으로 일어나는 내부 결함이나 노치에서부터 퍼져나가는 작은 크랙들의 형성에서 시작합니다.이 과정을 설명하는 데 LCF 시험을 사용합니다.이어서 크랙 성장과 파괴가 나타나며, 이와 관련해서는 파괴 역학 방법을 사용합니다.

고주기 피로 시험(S-N 테스트)에서는 크랙 시작과 크랙 성장을 구분하지 않습니다.S-N 곡선을 사용하면 손상 누적 방법(예: Plamgren/Miner)을 통해 다양한 하중 증폭에서 사용 수명을 예측하는 것이 비교적 쉽습니다.

그러나 최신 재료 물성 규정 방법 덕분에 노력을 아주 조금만 들이면 된다 하더라도 유효성 검증을 위한 부품 물성시험은 여전히 존재합니다.

오늘날 내구성 시험은 거의 모든 기술 분야에서 이루어지고 있습니다.내구성은 특히 경량 구조에서 몇 가지 강점을 발휘합니다.부품에 재료가 더 적게 필요하므로 피로 저항보다는 내구성이 있도록 설계하는 것이 질량도 더 적게 나갑니다.자동차 산업의 경우, 자동차가 가벼울수록 연료가 적게 들지만 구조물이 가벼울수록 하중 능력은 커집니다.또한 내구성 있는 설계는 부분적으로 기능적 요구사항을 충족하기도 합니다. 즉, 피로 저항을 갖도록 설계된 항공기는 너무 무거워 날지 못할 수 있습니다.