KR101707492B1 - 연속압입시험법을 이용한 파괴인성 측정방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 연속압입시험법을 이용한 파괴인성 측정방법에 관한 것으로, 평평한 플랫펀치 형상의 압입자로 시편에 하중을 인가하면서 하중과 압입깊이를 실시간으로 측정하는 연속압입시험법을 이용한 파괴인성 측정방법에 있어서, 설정반지름을 갖는 압입자로 설정압입깊이까지 압입시험을 수행하여 설정 하중변위곡선을 생성하는 압입시험 수행단계, 설정 하중변위곡선을 응력과 압입깊이 대비 압입자 반지름의 일반화곡선으로 변환하는 변환단계, 일반화곡선에서 균열이 개시되는 시점의 균열개시응력, 균열개시시점에서의 압입깊이 대비 압입자 반지름을 구하여 균열개시시점을 찾는 단계, 균열개시응력, 균열개시시점에서의 압입깊이 대비 압입자 반지름, 설정되는 압입자의 반지름값 또는 설정되는 압입자의 압입깊이값을 연산하여 압입자의 조정된반지름을 산출하는 단계, 조정된반지름을 갖는 압입자에 따른 조정된 하중변위곡선을 생성하는 조정된 하중변위곡선 생성단계를 포함한다.

Description

연속압입시험법을 이용한 파괴인성 측정방법{Evaluating Method Of The Fracture Toughness Using Instrumented indentation testing}
본 발명은 연속압입시험법을 이용한 파괴인성(Fracture Toughness) 측정방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 현장에서 직접 물성에 대한 측정이 가능하여 별도로 시편을 채취할 필요 없이 구조건전성 평가가 가능하며, 보다 이론적이고 실제적인 접근을 통하여 압입시험을 수행함으로써 파괴인성을 산출할 수 있어 시편의 균열 진전에 대한 저항을 확인할 수 있고, 온도 변화에 따른 파괴인성 변화 및 구조건전성 평가를 위한 현장물성 평가 등에 활용될 수 있어 활용성이 높은 연속압입시험법을 이용한 파괴인성 측정방법에 관한 것이다.
대형구조물의 예기치 못한 파손은 심각한 손실을 가져오기 때문에 파손을 방지하기 위해 다양한 기법의 구조건전성 평가가 이루어지고 있다. 사용 중인 구조물의 건전성을 평가하기 위해서는 구조물에 가해진 응력 정보, 구조물 내부에 존재하는 결함 정보, 그리고 구조물 소재의 물성 정보를 정확히 아는 것이 중요하다. 특히, 많은 경우에 있어서 구조물의 파손 원인은 열화나 취화와 같은 소재물성의 변화에서 유발되기 때문에 설계 당시의 소재물성보다는 실제 사용 중인 상태에서의 기계적 물성을 측정하여 이를 반영하는 것이 요구된다. 하지만 기존의 기계적 시험법들은 규격화된 시편을 제작하여 이를 파괴시킴으로써 소재의 기계적 물성을 측정하는 파괴적 시험법이기 때문에, 사용 중인 구조물의 기계적 물성을 실시간으로 평가하는 데에 적용할 수 없다는 단점이 있다.
재료의 균열 진전에 대한 저항을 나타내는 파괴인성(Fracture Toughness)을 확인할 수 있는 평면 변형 파괴인성값(Plane Strain Fracture Toughnes,
Figure 112016073273272-pat00001
)과 탄소성 등가응력확대계수(Stress Intensity Factor,
Figure 112016073273272-pat00002
)는 구조적인 건전성을 평가하는 중요한 역학파라미터이다. 그러나 종래기술에 따른 파괴인성 측정방법은 타당성을 확보하기 위하여 특정한 모양과 크기의 시편을 필요로 한다. 즉, 시편에 균열을 형성하고, 그 균열 주위의 응력과 변형률을 역학적으로 해석하여, 균열의 크기와 진전방향 등을 측정한 올바른 시험법을 확립한 후, 그 시험을 통하여 파괴가 일어나는 조건을 구하게 된다. 대표적인 파괴인성 시험방법은 피로예비균열(Fatigue Precracking)을 도입한 컴팩트 인장시험(compact tension)과 3점 굽힘시험(3-point-single edge notched bend)이 있다. 이러한 실험을 위해서는 재료의 원판으로부터 소정의 방향과 크기(하중방향과 균열진전방향에 대한 ASTM 규격 참조)로 다수의 시편을 채취하고, 이를 실제로 파괴하면서 균열의 진전 정도를 파악하는 것이다.
그런데 피로예비균열과 균열길이측정을 포함하는 복잡한 시험과정은 파괴인성 측정을 상당히 어렵게 하는 원인이 된다.
게다가 종래의 파괴인성 측정방법은 재료로부터 시편을 떼어내서 실험하는 파괴적인 방법을 사용하고 있어서, 실제 가동되는 산업구조물에 적용되기에는 한계가 있다.
이에 대한 대안으로 제안되고 있는 연속압입시험법은 뾰족한 압입자를 이용하여 평가대상물의 표면에 하중을 가하면서 실시간으로 하중과 압입깊이를 측정하고, 측정된 하중변위곡선의 해석을 통하여 소재의 다양한 기계적 특성들을 평가하는 기법이다. 이 기법은 소재 표면에 작은 압흔 만을 남기기 때문에 비파괴적인 기계적 시험법으로서 기존의 시험법들과 달리 현장에서 직접 물성에 대한 측정이 가능한 장점이 있고, 국부적인 영역의 시험을 통한 국부물성 평가도 가능하기 때문에 박막이나 전자부품 등 마이크로/나노스케일의 기계적 시험법으로도 널리 사용되고 있다. 최근에는 역학적 모델링을 바탕으로 압입시험의 기본물성인 경도와 탄성계수뿐만 아니라, 인장물성, 잔류응력, 파괴인성을 평가하는 기술이 개발되고 있다.
그 중에서도 파괴인성은 구조건전성의 파괴역학적 해석을 위해 요구되는 고급물성이지만, 일반적인 구조해석에 쓰이는 강도와 달리 균열길이, 시편형상 등 다양한 변수의 영향을 받아 그 해석이 어렵기도 하거니와, 표준화된 파괴인성 시험법 역시 복잡한 절차와 파괴적 시험이라는 본질 때문에 적용이 어려운 단점이 있어, 압입시험을 이용해 파괴인성을 평가 또는 측정하고자 하는 많은 연구들이 진행되어왔다.
또한, 기존의 압입방법을 이용해 파괴인성을 평가하는 방법은 파괴시험 시의 크랙이 발생되기 전의 구속효과가 압입시험시 압입자 하부에서 발생하는 구속효과와 유사한 것으로 보았으나, 엄밀히 살펴보면, 파괴시험은 원기둥형의 면대칭의 응력장이 발생되는 반면, 압입시험은 구형의 축대칭의 응력장이 발생되므로 기존의 압입방법을 이용하여 파괴인성을 평가하는 방법은 정확한 방법으로 볼 수 없는 문제점이 있었다.
본 발명은 전술한 배경에서 안출된 것으로, 현장에서 직접 물성에 대한 측정이 가능하여 별도로 시편을 채취할 필요 없이 구조건전성 평가가 가능하며, 보다 이론적이고 실제적인 접근을 통하여 압입시험을 수행함으로써 파괴인성을 산출함에 따라 시편의 균열 진전에 대한 저항을 확인할 수 있는 연속압입시험법을 이용한 파괴인성 측정방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.
또한, 이를 통해 산출되는 탄소성 등가응력확대계수 값이 20%오차범위 내에서 일치함을 확인할 수 있어서, 온도 변화에 따른 파괴인성 변화 및 구조건전성 평가를 위한 현장물성 평가 등에 활용될 수 있어 활용성이 높은 연속압입시험법을 이용한 파괴인성 측정방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.
본 발명의 목적은 여기에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명에 따르면, 평평한 플랫펀치 형상의 압입자로 시편에 하중을 인가하면서 하중과 압입깊이를 실시간으로 측정하는 연속압입시험법을 이용한 파괴인성 측정방법에 있어서, 설정반지름을 갖는 압입자로 설정압입깊이까지 압입시험을 수행하여 설정 하중변위곡선을 생성하는 압입시험 수행단계, 설정 하중변위곡선을 응력과 압입깊이 대비 압입자 반지름의 일반화곡선(Normalized Curve)으로 변환하는 변환단계, 일반화곡선에서 균열이 개시되는 시점의 균열개시응력, 균열이 개시되는 시점에서의 압입깊이 대비 압입자 반지름을 구하여 균열개시시점을 찾는 단계, 균열개시응력, 균열개시시점에서의 압입깊이 대비 압입자 반지름, 설정되는 압입자의 반지름값 또는 설정되는 압입자의 압입깊이값을 연산하여 압입자의 조정된반지름을 산출하는 단계, 조정된반지름을 갖는 압입자에 따른 조정된 하중변위곡선을 생성하는 조정된 하중변위곡선 생성단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 연속압입시험법을 이용한 파괴인성 측정방법이 제공될 수 있다.
이와 같은 본 발명에 의하면, 현장에서 직접 물성에 대한 측정이 가능하여 별도로 시편을 채취할 필요 없이 구조건전성 평가가 가능하며, 보다 이론적이고 실제적인 접근을 통하여 압입시험을 수행함으로써 파괴인성을 산출함에 따라 시편의 균열 진전에 대한 저항을 확인할 수 있는 연속압입시험법을 이용한 파괴인성 측정방법을 제공하는 효과가 있다.
또한, 이를 통해 산출되는 탄소성 등가응력확대계수 값이 20%오차범위 내에서 일치함을 확인할 수 있어서, 온도 변화에 따른 파괴인성 변화 및 구조건전성 평가를 위한 현장물성 평가 등에 활용될 수 있어 활용성이 높은 파괴인성 측정방법을 제공하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 사용되는 압입시험기의 구조를 나타낸 단면도;
도 2는 본 발명에 따른 연속압입시험법을 이용한 파괴인성 측정방법을 간략하게 나타낸 블록 구성도;
도 3은 다양한 사이즈의 압입자를 이용하여 생성된 하중변위곡선(Load-depth curve)을 보여주는 도면;
도 4는 도 2의 하중변위곡선을 응력과 압입깊이 대비 압입자 반지름으로 변환한 일반화곡선을 보여주는 도면;
도 5는 파괴시험에 따른 연성재질의 크랙라운드바(cracked round bar) 시편의 크랙의 진전량에 따른 하중을 나타내는 도면;
도 6과 도 7은 연성파괴모델의 경우 일반화곡선에서 균열개시시점을 찾는 과정을 보여주는 도면;
도 8은 크랙라운드바 시편을 보다 상세하게 보여주는 도면;
도 9는 파괴시험에 따른 취성재질의 크랙라운드바 시편의 크랙의 진전량에 따른 하중을 나타내는 도면;
도 10은 취성파괴모델의 경우 일반화곡선에서 균열개시시점을 찾는 과정을 보여주는 도면;
도 11은 표준 시편과 크랙라운드바 시편을 보여주는 도면;
도 12는 조정된 하중변위곡선에서의 균열개시시점까지의 x축과의 면적을 보여주는 도면;
도 13은 실제 표준시험법으로 구한 탄소성 등가응력확대계수와 본 발명에 따라 구한 탄소성 등가응력확대계수를 비교하는 그래프; 및
도 14는 본 발명에 따른 연속압입시험법을 이용한 파괴인성 측정방법과 평면 변형 파괴인성값 및 탄소성 등가응력확대계수를 산출하는 과정을 간략하게 나타낸 블록 구성도이다.
이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세히 설명한다. 각 도면의 구성 요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 본 발명의 구성 요소를 설명하는데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성 요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
이고, 도 1은 본 발명에 사용되는 연속압입시험기의 구조를 나타낸 단면도이며, 도 2는 본 발명에 따른 연속압입시험법을 이용한 파괴인성 측정방법을 간략하게 나타낸 블록 구성도이고, 도 3은 다양한 사이즈의 압입자를 이용하여 생성된 하중변위곡선을 보여주는 도면이며, 도 4는 도 3의 하중변위곡선을 응력과 압입깊이 대비 압입자 반지름로 변환한 일반화곡선(Normalized Curve)을 보여주는 도면이고, 도 5는 파괴시험에 따른 연성재질의 크랙라운드바(cracked round bar) 시편의 크랙의 진전량에 따른 하중을 나타내는 도면이며, 도 6과 도 7은 연성파괴모델의 경우 일반화곡선에서 균열개시시점을 찾는 과정을 보여주는 도면이고, 도 8은 크랙라운드바 시편을 보다 상세하게 보여주는 도면이며, 도 9는 파괴시험에 따른 취성재질의 크랙라운드바 시편의 크랙의 진전량에 따른 하중을 나타내는 도면이고, 도 10은 취성파괴모델의 경우 일반화곡선에서 균열개시시점을 찾는 과정을 보여주는 도면이며, 도 11은 표준 시편과 크랙라운드바 시편을 보여주는 도면이고, 도 12는 조정된 하중변위곡선에서의 균열개시시점까지의 x축과의 면적을 보여주는 도면이며, 도 13은 실제 표준시험법으로 구한 탄소성 등가응력확대계수와 본 발명에 따라 구한 탄소성 등가응력확대계수를 비교하는 그래프이고, 도 14는 본 발명에 따른 연속압입시험법을 이용한 파괴인성 측정방법과 평면 변형 파괴인성값 및 탄소성 등가응력확대계수를 산출하는 과정을 간략하게 나타낸 블록 구성도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에서는 선행공지된 특허출원 제2001-16070호(압입시험기 및 압입시험기를 이용한 압입시험 데이터 측정방법, 물성측정방법, 이 물성측정방법을 저장한 기록매체)에 개시된 압입시험기(100)를 사용하여 재료의 물성을 측정한다.
압입시험기(100)는 모터(111)의 회전으로 하중(L)을 발생시키는 하중부가장치(110)와 하중센서(123), 압입자홀더(125), 압입자(127) 등으로 이루어진다.
모터(111)에서 발생한 회전력은 볼스크루(117)를 회전시키면서 외부의 볼스크루너트(118)를 상하로 직선운동시킨다.
이때의 수직압력이 압입자(127)를 통하여 시편에 전달되어 압축응력을 발생시킨다. 모터(111)가 회전하여 시편에 하중(L)을 가하기 시작하면 하중센서(123)는 시편에 부가되는 하중(L)의 변화를 연속적으로 측정한다. 또한 압입시험기(100)에 구비된 변위센서는 압입자(127)의 압입깊이(h)를 연속적으로 측정한다.
하중센서(123)와 변위센서에 의해 하중(L) 및 압입깊이(h)를 일정 깊이까지 실시간으로 측정하여 하중변위곡선을 완성한다.
본 발명에서는 이러한 압입시험기(100)를 이용하여 연속압입시험법으로 재료에 하중(L)을 인가하면서 재료의 물성을 측정하는 방법을 사용하는데, 전술한 바와 같이 공지된 종래기술에 기재된 것과 동일한 방법을 사용하게 되므로 중복을 피하기 위하여 상세한 설명은 생략한다.
또한, 본 발명에 개시되는 연속압입시험법을 이용한 파괴인성 측정방법은 금속소재의 파괴인성뿐만 아니라 응용되어 고분자 등의 다양한 소재에 적용되어 파괴인성을 측정할 수 있는 방법이며, 본 발명에서는 설명의 편의를 위해 금속소재에 대한 연속압입시험법을 이용한 파괴인성 측정방법으로 설명한다.
도 2 내 도 14를 참조하여 실시예들에 따른 연속압입시험법을 이용한 파괴인성 측정방법에 대해 설명한다.
본 발명에서는 보다 이론적이고 실제적인 접근을 통하여 압입시험을 이용한 시편의 파괴인성 측정모델을 개발하여 시편을 파괴 및 파손시키지 않고 파괴인성을 산출한다.
이러한 압입시험에 따른 시편의 압입거동과 파괴시험에 따른 시편의 균열거동을 직접적으로 연계시킬 수 있도록, 압입시험에서 하중(L)을 가하는 압입자 하부의 응력상태와 시편의 파괴시험시 균열첨단 앞에서의 응력상태를 매칭하고자 기존에 널리 사용되는 구형 압입자 대신 시편과의 접촉부분이 평평한 플랫펀치 형상의 압입자를 사용한다.
이러한 플랫펀치 형상의 압입자는 크랙라운드바(cracked round bar) 시편을 모사한 것이며, 플랜펀치 형상의 압입자가 시편을 누르는 것은 원주방향으로 균열이 나있는 크랙라운드바가 당겨지는 형상과 유사함에서 착안하여 연속압입시험법을 통해 하중변위곡선(Load-depth Curve)을 생성하며, 하중변위곡선으로부터 파괴인성 값을 산출한다.
특히, 평평한 플랫펀치 형상의 압입자로 시편에 하중(L)을 인가하면서 하중(L)과 압입깊이(h)를 실시간으로 측정하는 연속압입시험법을 이용하여 하중변위곡선을 생성할 수 있으며, 이를 이용하여 파괴인성을 산출한다.
이를 통해 시편에 나타나는 압입거동과 시편에 나타나는 균열거동을 직접적으로 연계시킴으로써 단순한 에너지적 연관성을 넘어 가상의 파괴인성을 유도하는 방식으로 모델링을 수행하며 아래에 상세하게 후술한다.
먼저, 압입시험에서는 균열이 발생하지 않기 때문에, 파괴시험에서의 균열개시시점을 압입상황에서 결정하기 위해 이론적/공학적 관점에서 기준을 설정한다.
이때, 본 발명에서는 기존의 연구들에서 고려되지 않았던 파괴인성의 시편크기조건을 압입상황에 적용하여 표준시험 조건에 부합될 수 있도록 고려한다.
그리고 시편의 일반적인 파괴거동에 따라 연성파괴모델(Ductile Fracture Model)과 취성파괴모델(Brittle Fracture Model)로 구분하여 각각 다른 방법으로 균열개시시점 및 압입자의 사이즈를 산출한다.
균열개시시점 및 압입자의 사이즈를 산출한 후에는 조정된 하중변위곡선을 획득하며, 구조적인 건전성을 평가하기위해 재료의 균열 진전에 대한 저항을 나타내는 파괴인성을 확인할 수 있는 평면 변형 파괴인성값(Plane Strain Fracture Toughnes,
Figure 112016073273272-pat00003
) 및 탄소성 등가응력확대계수(Stress Intensity Factor,
Figure 112016073273272-pat00004
)를 산출한다.
이에 따라, 연속압입시험법을 이용한 파괴인성 측정방법을 나타내는 흐름도인 도 2를 참조하면, 연속압입시험법을 이용한 파괴인성 측정방법은 설정반지름(a)을 갖는 압입자로 설정압입깊이(h)까지 압입시험을 수행하여 설정 하중변위곡선을 생성하는 압입시험 수행단계(S110), 설정 하중변위곡선을 응력(
Figure 112016073273272-pat00005
)과 압입깊이 대비 압입자 반지름(
Figure 112016073273272-pat00006
)의 일반화곡선으로 변환하는 변환단계(S120), 일반화곡선에서 균열이 개시되는 시점의 균열개시응력, 균열개시시점에서의 압입깊이 대비 압입자 반지름을 구하여 균열개시시점을 찾는 단계(S130), 균열개시응력, 균열개시시점에서의 압입깊이 대비 압입자 반지름, 설정되는 압입자의 반지름값 또는 설정되는 압입자의 압입깊이(h)값을 연산하여 압입자의 조정된반지름(a')을 산출하는 단계(S140), 조정된반지름(a')을 갖는 압입자에 따른 조정된 하중변위곡선을 생성하는 조정된 하중변위곡선 생성단계(S150)를 포함한다.
설정 하중변위곡선을 생성하는 압입시험 수행단계(S110)에서는 연속압입시험법을 이용하여 임의의 반지름인 설정반지름(a)을 갖는 압입자로 임의의 압입깊이인 설정압입깊이(h)까지 압입시험을 수행한다.
다양한 반지름을 갖는 플랫펀치 형상의 압입자를 이용한 압입시험을 수행하여 생성되는 하중변위곡선을 나타내는 도 3에 도시된 바와 같이, 압입자의 반지름이 클수록 동일 하중(L)을 내기위한 압입깊이(h)가 작아지며 압입자의 반지름에 따라 하중변위곡선이 다르게 나타나는 것이 확인된다.
이때, 압입시험 수행단계(S110)에서 생성되는 설정 하중변위곡선은 y축이 하중(L), x축이 압입깊이(h)인 변위로, 압입깊이(h)에 따른 하중(L)을 나타내며, 하중(L)의 단위는 kgf 이고, 압입깊이(h)의 단위는
Figure 112016073273272-pat00007
이다.
다시 말해서, 압입자의 반지름(a)이 크면 시편에 접촉되는 면적(
Figure 112016073273272-pat00008
)이 크고, 압입자의 반지름(a)이 클수록 압입깊이(h)가 얕더라도 큰 하중(L)이 발생된다.
또한 압입자의 반지름(a)을 다르게 설정하면 압입깊이(h)에 따른 하중(L)이 각각 다르게 측정되므로, 압입자의 반지름(a)에 상관없는 압입깊이(h)에 따른 하중(L) 그래프를 확인하기 위해, 설정 하중변위곡선을 응력(
Figure 112016073273272-pat00009
)과 압입깊이 대비 압입자 반지름(
Figure 112016073273272-pat00010
)의 일반화곡선으로 변환하는 변환단계(S120)가 진행된다.
설정 하중변위곡선을 응력(
Figure 112016073273272-pat00011
)과 압입깊이 대비 압입자 반지름(
Figure 112016073273272-pat00012
)의 일반화곡선으로 변환하기 위해서, 하중(L)을 압입자의 시편에 접촉하는 접촉면적(
Figure 112016073273272-pat00013
)으로 나누고, 압입깊이(h)를 압입자의 반지름(a)으로 나눈다.
이와 같이 하중(L)을 압입자의 시편에 접촉하는 접촉면적(
Figure 112016073273272-pat00014
)으로 나눈 값은 응력(
Figure 112016073273272-pat00015
), 압입깊이(h)를 압입자의 반지름(a)으로 나눈 값은 압입깊이 대비 압입자 반지름(
Figure 112016073273272-pat00016
)로 간주된다.
도 4는 다양한 압입자 반지름(a)의 플랫펀치 형상의 압입자를 이용한 하중변위곡선을 변환한 일반화곡선이 나타난다.
도 4에 도시된 바와 같이, 일반화곡선은 y축이 응력(
Figure 112016073273272-pat00017
), x축이 압입깊이 대비 압입자 반지름(
Figure 112016073273272-pat00018
)로, 압입깊이 대비 압입자 반지름(
Figure 112016073273272-pat00019
)에 따른 응력(
Figure 112016073273272-pat00020
)을 나타내며 시편의 균열개시시점과 시편의 인장 특성을 평가하는데 이용되고, 응력(
Figure 112016073273272-pat00021
)의 단위는 Gpa 이며, 압입깊이 대비 압입자 반지름(
Figure 112016073273272-pat00022
)은 무차원수이다.
또한, 일반화곡선은 다른 압입자 사이즈로 압입시험을 하여 생성된 하중변위곡선을 변환하여도 같은 일반화곡선이 되므로, 반대로 압입자 사이즈가 정해지면 일반화곡선을 변환하여 정해진 압입자 사이즈에 따른 하중변위곡선을 생성할 수 있다.
이러한 일반화곡선을 이용하여 균열이 개시되는 시점의 균열개시응력, 균열개시시점에서의 압입깊이 대비 압입자 반지름(
Figure 112016073273272-pat00023
)을 구하여 균열개시시점을 찾는 단계(S130)를 수행하며, 구해진 균열개시응력, 균열개시시점에서의 압입깊이 대비 압입자 반지름, 설정되는 압입자의 반지름값 또는 설정되는 압입자의 압입깊이(h)값을 연산하여 압입자의 조정된반지름(a')을 산출하는 단계(S140)를 수행한다.
이러한 균열개시시점을 찾는 단계(S130)와 압입자의 조정된반지름(a')을 산출하는 단계(S140)는 시편의 일반적인 파괴거동에 따라 연성파괴모델과 취성파괴모델로 구분하여 수행한다.
먼저, 도 5 내지 도 8은 시편이 연성파괴모델인 경우로, 도 5는 파괴시험에 따른 크랙라운드바(cracked round bar) 시편의 크랙의 진전량에 따른 하중을 나타내는 도면이며, 도 6과 도 7은 일반화곡선에서 균열개시시점을 찾는 과정을 보여주는 도면이고, 도 8은 크랙라운드바 시편의 균열진전량이 압입시험에서의 압입깊이(h)인 것을 나타내는 도면이다.
도 5는 실제 파괴인성시험에서 연성파괴모델인 시편을 시험한 결과 하중에 따른 균열진정량을 나타내는 도면이며, x축은 크랙으로 인한 변위인 균열로 단위는 mm이고, y축은 시편에 가하는 하중으로 단위는 kN이다.
파괴인성시험에서는 이와 같은 하중에 따른 균열진전량을 나타내는 도면에서 하중이 가장 큰 지점인 한계하중(Max load)이 발생되는 시점을 균열개시시점으로 측정하기 때문에, 본 발명에서도 압입시험의 하중변위곡선에서 한계하중을 계산함으로써 균열개시시점을 측정한다.
다시 말해서, 시편이 연성파괴모델인 경우, 실제 파괴시험에서의 균열개시시점을 역학파라미터 중 하나인 한계하중을 이용하여 측정할 수 있으며, 압입시험에서의 한계하중을 계산함으로써 균열개시시점을 측정한다.
또는 압입시험에서 얻게되는 하중변위곡선을 일반화곡선으로 변환하며, 일반화곡선에서의 초반 선형거동의 접선과 가공경화거동의 접선이 교차하는 교차점을 계산하여 균열개시시점을 측정한다.
이와 관련하여, 균열개시시점을 측정하는 첫번째 방법으로는, 도 6에 도시된 바와 같이, 설정반지름(a)을 갖는 압입자로 설정압입깊이(h)까지 압입시험을 수행하여 설정 하중변위곡선을 생성한 후 설정 하중변위곡선을 변환한 일반화곡선에서 탄소성영역을 연장시킨 제1직선(L1)과 가공경화영역을 연장시킨 제2직선(L2)이 만나는 지점을 균열개시시점으로 간주한다.
도 6는 도 4의 일반화곡선에서, 탄소성영역을 연장시킨 제1직선(L1)과 가공경화영역을 연장시킨 제2직선(L2)을 도시하며, 제1직선(L1)과 제2직선(L2)의 교점인 균열개시시점을 표시한 도면이다.
이는 한계하중의 개념에서, 실제 이상적인 완전소성체는 가공경화가 일어나지 않기 때문에, 탄소성영역의 연장선과 가공경화영역의 연장선이 만나는 지점에서 균열이 발생하는 것으로 측정하며, 이 지점을 균열개시시점으로 간주한다.
탄소성영역의 연장선과 가공경화영역의 연장선이 만나는 지점의 응력(
Figure 112016073273272-pat00024
)과 압입깊이 대비 압입자 반지름(
Figure 112016073273272-pat00025
)은 각각 균열개시응력과 균열개시시점에서의 압입깊이 대비 압입자 반지름이 되며, 이를 이용하여 실제 파괴시험과 대응되는 압입시험을 수행할 조정된반지름(a')을 산출한다.
또한, 균열개시시점을 측정하는 두번째 방법으로는, 도 7에 도시된 바와 같이, 일반화곡선의 한계하중을 이용하여 균열개시시점을 측정할 수 있으며, 일반화곡선에서 탄성영역의 직선을 0.2%오프셋하여 교점을 찾는 오프셋법으로 한계하중을 구한다.
오프셋법은 금속재료의 경우 탄성영역의 직선을 변형률이 0.2%인 지점까지 평행한 선을 그어 이 평행한 선과 일반화곡선이 만나는 점을 구하여 항복강도(즉, 본 발명에서는 한계하중)을 구하는 방법이다.
또한, 이때 구해진 항복강도의 응력(
Figure 112016073273272-pat00026
)에 3.285를 곱하여 균열개시응력을 구할 수 있는데, 3.285는 본 미제스의 항복조건(Von Mises yield criterion)에 따라 시편에 비해 압입자의 반지름(a)이 아주 작기 ‹š문에 항복강도의 응력(
Figure 112016073273272-pat00027
)에 3.285와 압입자의 접촉면적(
Figure 112016073273272-pat00028
)을 곱하여 균열개시시점의 압입하중(L)을 구한다.
이와 같이 균열개시시점이 구해지면 압입깊이(h)를 설정하는데, 도 8에 도시된 바와 같이, 반지름 a의 압입자로 시편을 누르는 것은 가장 작은 둘레의 반지름이 a인 크랙라운드바 시편의 블런팅 크랙과 동일한 기하학적 유사성으로부터, 이러한 블런팅 크랙을 확대했을 때, 이등변 삼각형이 되므로 블런팅 크랙이 0.2mm 진전됐을 때, 압입깊이도 0.2mm 가해진 것으로 간주된다.
다시 말해서, 플랫펀치 압입자와 원주형태의 균열시편의 기하학적 유사성으로부터 압입깊이(h)를 가상의 균열진전량으로 보고 공학적 기준인 0.2mm 균열진전량에 대응되는 압입깊이(h)를 설정함으로써 파괴인성의 시편크기조건과 대응되는 압입자 크기를 결정한다.
즉, 플랫펀치 압입자와 원주형태의 균열시편의 기하학적 유사성으로부터 압입깊이(h)를 가상의 균열진전량으로 보고 0.2mm 균열진전량에 대응되는 압입깊이(h)를 설정함으로써 파괴인성의 시편크기조건과 대응되는 압입자 크기를 결정한다.
이에 따라 균열개시시점의 x좌표값은 균열개시시점에서의 압입깊이 대비 압입자 반지름(
Figure 112016073273272-pat00029
)인데 압입깊이(h)가 0.2mm일 때 균열이 시작되는 지점이므로 조정된반지름(a')은 0.2mm를 균열개시시점에서의 압입깊이 대비 압입자 반지름으로 나누어 구할수 있게 된다.
또한, 균열개시시점의 압입하중(L)은 균열개시응력에 조정된반지름(a')으로 형성되는 압입자의 접촉면적(
Figure 112016073273272-pat00030
)을 곱하여 구한다.
한편, 도 9 내지 도 11은 시편이 취성파괴모델인 경우로, 도 9은 파괴시험에 따른 크랙라운드바 시편의 크랙의 진전량에 따른 하중을 나타내는 도면이며, 도 10은 일반화곡선에서 균열개시시점을 찾는 과정을 보여주는 도면이고, 도 11은 표준 시편과 크랙라운드바 시편을 보여주는 도면이다.
도 9는 실제 파괴인성시험에서 취성파괴모델인 시편을 시험한 결과 하중에 따른 균열진전량을 나타내는 도면이며, x축은 크랙으로 인한 변위인 균열로 단위는 mm이고, y축은 시편에 가하는 하중으로 단위는 kN이다.
파괴인성시험에서는 이와 같은 하중에 따른 균열진전량을 나타내는 도면에서 비선형 거동의 시작점을 균열개시시점으로 측정하기 때문에, 본 발명에서도 압입시험의 하중변위곡선에서 탄성영역이 끝나는 한계하중을 계산함으로써 균열개시시점을 측정한다.
취성파괴모델의 경우, 보다 공학적 접근을 토대로 하중변위곡선에서 초기 선형성이 끝나는 지점을 균열개시시점으로 보고 95% 할선 기법을 이용해 균열개시시점을 측정한다.
또는 하중변위곡선 또는 일반화곡선에서 비선형거동의 시작점을 결정하기위해 사용되는 0.2% 오프셋 방법을 이용해 균열개시시점을 측정한다.
이와 관련하여, 균열개시시점을 측정하는 방법으로는, 도 10에 도시된 바와 같이, 일반화곡선에서 오프셋법을 이용하여 한계하중을 찾으며, 금속에 해당하는 0.2% 오프셋법을 적용하여 일반화곡선의 탄성영역의 직선을 0.2% 수평이동하여 일반화곡선과의 교점을 찾아 항복강도(한계하중)를 구한다.
구해진 항복강도를 균열개시시점으로 측정하며, 항복강도의 x좌표값은 균열개시시점에서의 압입깊이 대비 압입자 반지름, 항복강도의 y좌표값은 균열개시응력이다.
또한, 도 11을 참조하면, 도 11의 (a)에 도시된 바와 같이 표준 시편의 크랙이 일어나는 부위는 표준 시편의 두께길이가 된다.
또한, 도 11의 (b)에 도시된 바와 같이, 크랙라운드바 시편의 크랙이 일어나는 부위는 원의 둘레가 되며 압입시험에서도 하중(L)을 가하는 경계가 원의 둘레가 된다.
이때, 취성파괴모델의 경우, 파괴인성시험에서는 연성파괴와 달리 시편의 크기에 따라 파괴인성이 달라지기에, 1inch의 두께시편으로 환산하여 파괴인성을 평가하는 방법을 따라, 본 발명에서도 1inch의 두께에 해당하는 압입자 크기를 설정하여 실제 파괴인성 결과에 대응시킨다.
이에 따라 표준 시편의 두께길이가 크랙라운드바 시편의 크랙이 일어나는 부위의 원의 둘레가 되며, 압입시험에서의 압입자의 둘레가 된다.
따라서 원의 둘레가 1inch(=25.4mm)인 압입자의 반지름(a')은 원의 둘레가 2πa 이므로 25.4mm를 2π로 나누어 4.042mm가 되며 즉, 압입자의 조정된반지름(a')은 4.042mm가 된다.
또한, 균열개시시점의 압입하중(L)은 균열개시응력에 조정된반지름(a')으로 형성되는 압입자의 접촉면적(
Figure 112016073273272-pat00031
)을 곱하여 구한다.
이와 같이 균열개시시점을 찾는 단계(S130)와 압입자의 조정된반지름(a')을 산출하는 단계(S140)를 수행한 후에는, 조정된반지름(a')을 갖는 압입자에 의한 하중변위곡선을 생성하는 조정된 하중변위곡선 생성단계(S150)를 수행한다.
조정된 하중변위곡선은 일반화곡선의 응력(
Figure 112016073273272-pat00032
)과 압입깊이 대비 압입자 반지름(
Figure 112016073273272-pat00033
)을 조정된반지름(a')을 갖는 압입자의 접촉면적(
Figure 112016073273272-pat00034
)-압입자의 조정된반지름(a')과 곱하여 변환시킬 수 있다.
또는, 조정된 하중변위곡선은 조정된반지름(a')을 갖는 압입자로 시편에 하중을 인가하면서 하중(L)과 압입깊이(h)를 실시간으로 측정하는 연속압입시험법을 한번 더 수행하여 생성할 수도 있다.
이와 같이, 연성파괴모델과 취성파괴모델의 경우 각각의 방법을 통해 조정된 하중변위곡선으로부터 파괴인성 파라미터인 평면 변형 파괴인성값(
Figure 112016073273272-pat00035
)을 산출한다.
또한, 평면 변형 파괴인성값(
Figure 112016073273272-pat00036
)을 이용하여 탄소성 등가응력확대계수(
Figure 112016073273272-pat00037
)를 산출한다.
이러한 평면 변형 파괴인성값(
Figure 112016073273272-pat00038
)을 산출하는 단계를 더 포함할 수 있으며, 평면 변형 파괴인성(
Figure 112016073273272-pat00039
) 산출식은 아래 수학식으로 표현된다.
Figure 112016073273272-pat00040
수학식 1은 평면 변형 파괴인성(
Figure 112016073273272-pat00041
) 산출식이며, 이때,
Figure 112016073273272-pat00042
는 탄성영역의 평면 변형 파괴인성값,
Figure 112016073273272-pat00043
는 소성영역의 평면 변형 파괴인성값,
Figure 112016073273272-pat00044
는 시편의 포아송 비(Poisson's ratio),
Figure 112016073273272-pat00045
은 응력확대계수, E는 시편의 탄성계수,
Figure 112016073273272-pat00046
는 압입자에 따른 거리계수,
Figure 112016073273272-pat00047
은 도 12의 조정된 하중변위곡선에서의 균열개시시점까지의 x축과의 면적, a'는 압입자의 조정된반지름이다.
또한, 응력확대계수는 시편의 응력확대계수 산출식을 이용하여 산출할 수 있으며, 아래 수학식으로 표현된다.
Figure 112016073273272-pat00048
수학식 2는 응력확대계수 산출식이며, 이때, L는 조정된 하중변위곡선에서의 균열개시시점의 하중 값이다.
또한, 본 발명은 평면 변형 파괴인성(
Figure 112016073273272-pat00049
)값을 이용하여 파라미터 중 하나인 탄소성 등가응력확대계수(
Figure 112016073273272-pat00050
)를 산출하는 단계를 더 포함할 수 있으며, 탄소성 등가응력확대계수(
Figure 112016073273272-pat00051
) 산출식은 아래 수학식으로 표현된다.
Figure 112016073273272-pat00052
수학식 3은 탄소성 등가응력확대계수(
Figure 112016073273272-pat00053
) 산출식이며, 탄소성 등가응력확대계수(
Figure 112016073273272-pat00054
)는 파괴인성의 파라미터 중 하나로 연성-취성 천이온도를 평가하기 위해 천이지역에서 사용된다.
연성-취성 천이온도는 금속 재료에서 온도에 따라 흡수할 수 있는 충격에너지의 양이 변하게 되는데 이 변화가 급격하게 발생될 때의 온도이다.
이렇게 구해진 탄소성 등가응력확대계수(
Figure 112016073273272-pat00055
)를, 실제 파괴인성시험에서 측정된 등가응력확대계수와 비교했을 때, 20% 오차범위 내에서 일치함을 확인 할 수 있으며, 도 13을 참조하여 자세하게 설명한다.
도 13는 실제 표준시험법으로 구한 탄소성 등가응력확대계수(
Figure 112016073273272-pat00056
)와 본 발명에 따라 구한 탄소성 등가응력확대계수(
Figure 112016073273272-pat00057
)를 비교하는 그래프이다.
도 13을 참조하여 본 발명에 따라 구해진 탄소성 등가응력확대계수(
Figure 112016073273272-pat00058
)를 실제 표준시험법으로 구한 탄소성 등가응력확대계수(
Figure 112016073273272-pat00059
)와 비교한다.
이때, 모델의 검증을 위해 파괴인성평가가 주로 요구되는 구조용 강, 스테인리스 강, 파이프용 강 등을 선정하여 검증하며, 비교한 결과, 20% 오차범위 내에서 그 결과가 잘 일치함이 검증된다.
또한 플랫펀치 압입시험은 압입거동이 완전소성영역로 넘어갈 경우, 인장/압축시험의 거동과 유사성을 보이기 때문에, 이를 기반으로 인장물성인 항복강도와 가공경화지수를 평가할 수 있다.
항복강도와 가공경화지수를 평가하기위해 대표응력-대표변형률 기법을 활용하여 하중변위곡선을 응력-변형률 곡선으로 변환하며 표준의 인장물성 측정법을 적용하여 항복강도와 가공경화지수를 평가한 결과, 이 역시 20% 오차범위 내에서 그 결과가 잘 일치함이 검증된다.
본 발명에서는 플랫펀치 압입시험을 이용하여 시편의 파괴특성인 파괴인성을 평면 변형 파괴인성(
Figure 112016073273272-pat00060
)값과 탄소성 등가응력확대계수를 이용하여 평가한다.
이러한 평면 변형 파괴인성(
Figure 112016073273272-pat00061
)값과 탄소성 등가응력확대계수(
Figure 112016073273272-pat00062
)는 온도 변화에 따른 파괴인성 변화 및 DBTT(연성-취성 천이온도) 평가 연구나 구조건전성 평가를 위한 현장물성 평가 등에 활용될 수 있어 활용성이 높으며, 시편의 균열 진전에 대한 저항을 확인할 수 있다.
결과적으로, 도 14를 참고하면, 연속압입시험법을 이용한 파괴인성 측정방법은 설정반지름(a)을 갖는 압입자로 설정압입깊이(h)까지 압입시험을 수행하여 설정 하중변위곡선을 생성하는 압입시험 수행단계(S110)가 수행된다.
또한, 설정 하중변위곡선을 응력(
Figure 112016073273272-pat00063
)과 압입깊이 대비 압입자 반지름(
Figure 112016073273272-pat00064
)의 일반화곡선으로 변환하는 변환단계(S120)를 수행한 후, 일반화곡선에서 균열이 개시되는 시점의 균열개시응력, 균열개시시점에서의 압입깊이 대비 압입자 반지름을 구하여 균열개시시점을 찾는 단계(S130)가 수행된다.
이러한 균열개시응력, 균열개시시점에서의 압입깊이 대비 압입자 반지름, 설정되는 압입자의 반지름값 또는 설정되는 압입자의 압입깊이(h)값을 연산하여 압입자의 조정된반지름(a')을 산출하는 단계(S140)가 수행된다.
이에 따라 조정된반지름(a')을 갖는 압입자에 따른 조정된 하중변위곡선을 생성하는 조정된 하중변위곡선 생성단계(S150)가 수행된다.
그리고, 조정된 하중변위곡선을 이용하여 평면 변형 파괴인성값(
Figure 112016073273272-pat00065
)을 산출하는 단계가 수행된 후 평면 변형 파괴인성값(
Figure 112016073273272-pat00066
)을 이용하여 탄소성 등가응력확대계수(
Figure 112016073273272-pat00067
)를 산출하는 단계가 수행된다.
이러한 본 발명의 실시예들에 의하면 현장에서 직접 물성에 대한 측정이 가능하여 별도로 시편을 채취할 필요 없이 구조건전성 평가가 가능하며, 보다 이론적이고 실제적인 접근을 통하여 압입시험을 수행함으로써 파괴인성을 산출함에 따라 시편의 균열 진전에 대한 저항을 확인할 수 있는 연속압입시험법을 이용한 파괴인성 측정방법을 제공하는 효과가 있다.
또한, 이를 통해 산출되는 탄소성 등가응력확대계수 값이 20%오차범위 내에서 일치함을 확인할 수 있어서, 온도 변화에 따른 파괴인성 변화 및 구조건전성 평가를 위한 현장물성 평가 등에 활용될 수 있어 활용성이 높은 파괴인성 측정방법을 제공하는 효과가 있다.
이상에서, 본 발명의 실시예를 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합되거나 결합되어 동작하는 것으로 설명되었다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성 요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (10)

  1. 평평한 플랫펀치 형상의 압입자로 시편에 하중을 인가하면서 하중과 압입깊이를 실시간으로 측정하는 연속압입시험법을 이용한 파괴인성 측정방법에 있어서,
    설정반지름을 갖는 상기 압입자로 설정압입깊이까지 압입시험을 수행하여 설정 하중변위곡선을 생성하는 압입시험 수행단계;
    상기 설정 하중변위곡선을 응력(
    Figure 112016114065996-pat00068
    )과 압입깊이 대비 압입자 반지름(
    Figure 112016114065996-pat00069
    )의 일반화곡선으로 변환하는 변환단계;
    상기 일반화곡선에서 균열이 개시되는 시점의 균열개시응력, 상기 압입깊이 대비 압입자 반지름을 구하여 균열개시시점을 찾는 단계;
    상기 균열개시응력, 균열개시시점에서의 상기 압입깊이 대비 압입자 반지름, 설정되는 압입자의 반지름값 또는 설정되는 압입자의 압입깊이값을 연산하여 상기 압입자의 조정된반지름을 산출하는 단계; 및
    상기 조정된반지름을 갖는 상기 압입자에 따른 조정된 하중변위곡선을 생성하는 조정된 하중변위곡선 생성단계;를 포함하되,
    상기 일반화곡선으로 변환하는 변환단계는, 상기 설정 하중변위곡선의 상기 하중(L)을 상기 압입자의 상기 시편에 접촉하는 접촉면적(
    Figure 112016114065996-pat00070
    )으로 나누고, 상기 압입깊이(h)를 상기 압입자의 반지름(a)으로 나누어 상기 응력(
    Figure 112016114065996-pat00071
    )과 압입깊이 대비 압입자 반지름(
    Figure 112016114065996-pat00072
    )의 상기 일반화곡선으로 변환하는 것을 특징으로 하는 연속압입시험법을 이용한 파괴인성 측정방법.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 시편이 연성파괴모델인 경우, 상기 균열개시시점을 찾는 단계에서, 상기 일반화곡선의 탄성영역을 연장시킨 제1직선과 가공경화영역을 연장시킨 제2직선이 만나는 지점의 상기 균열개시응력, 상기 균열개시시점에서의 상기 압입깊이 대비 압입자 반지름을 구하는 것을 특징으로 하는 연속압입시험법을 이용한 파괴인성 측정방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 시편이 연성파괴모델인 경우, 상기 균열개시시점을 찾는 단계에서, 오프셋법을 이용하여 상기 균열개시응력, 상기 균열개시시점에서의 상기 압입깊이 대비 압입자 반지름을 구하는 것을 특징으로 하는 연속압입시험법을 이용한 파괴인성 측정방법.
  5. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,
    상기 압입자의 조정된반지름을 산출하는 단계는, 상기 압입깊이값이 0.2mm인 지점을 균열개시시점으로 설정하여 상기 조정된반지름을 산출하는 것을 특징으로 하는 연속압입시험법을 이용한 파괴인성 측정방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 시편이 취성파괴모델인 경우, 상기 균열개시시점을 찾는 단계에서, 오프셋법을 이용하여 상기 균열개시응력, 상기 균열개시시점에서의 상기 압입깊이 대비 압입자 반지름을 구하는 것을 특징으로 하는 연속압입시험법을 이용한 파괴인성 측정방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 압입자의 조정된반지름을 산출하는 단계는, 상기 시편의 두께를 1inch로 설정하여 상기 압입자의 상기 조정된반지름을 산출하는 것을 특징으로 하는 연속압입시험법을 이용한 파괴인성 측정방법.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 조정된 하중변위곡선을 이용하여 평면 변형 파괴인성값(
    Figure 112016114065996-pat00073
    )을 산출하는 단계를 더 포함하며, 상기 평면 변형 파괴인성값(
    Figure 112016114065996-pat00074
    )은
    Figure 112016114065996-pat00075
    의 식으로 산출하는 것을 특징으로 하는 연속압입시험법을 이용한 파괴인성 측정방법.
    여기서,
    Figure 112016114065996-pat00102
    는 탄성영역의 평면 변형 파괴인성값,
    Figure 112016114065996-pat00103
    는 소성영역의 평면 변형 파괴인성값,
    Figure 112016114065996-pat00078
    는 상기 시편의 포아송 비(Poisson's ratio),
    Figure 112016114065996-pat00079
    은 응력확대계수, E는 시편의 탄성계수,
    Figure 112016114065996-pat00080
    는 상기 압입자에 따른 거리계수,
    Figure 112016114065996-pat00081
    은 상기 조정된 하중변위 곡선에서의 상기 균열개시시점까지의 x축과의 면적, a'는 상기 압입자의 조정된반지름.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 응력확대계수(
    Figure 112016073273272-pat00082
    )는
    Figure 112016073273272-pat00083
    의 식으로 산출하는 것을 특징으로 하는 연속압입시험법을 이용한 파괴인성 측정방법.
    여기서, L는 상기 조정된 하중변위곡선에서의 상기 균열개시시점의 하중 값.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 평면 변형 파괴인성값(
    Figure 112016073273272-pat00084
    )을 이용하여 탄소성 등가응력확대계수(
    Figure 112016073273272-pat00085
    )를 산출하는 단계를 더 포함하며, 상기 탄소성 등가응력확대계수(
    Figure 112016073273272-pat00086
    )는
    Figure 112016073273272-pat00087
    의 식으로 산출하는 것을 특징으로 하는 연속압입시험법을 이용한 파괴인성 측정방법.
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