변형도노화 (Strain Aging)와 바우싱거 효과, 강재의 항복비 (출처 : 철골구조/예문사)

변형도노화 (Strain Aging)와 바우싱거 효과, 강재의 항복비 (출처 : 철골구조/예문사)

 

변형도노화

변형도 노화

 

강재의 시험편에 인장력을 가하면 1번과 같은 응력-변형도 곡선을 보인다.

그러나, A점까지 소성변형을 시킨 후 하중을 제거하면 그림에 나타난 것과 같은 잔류변형이 발생한다.

이 시험편에 다시 하중을 가하게 되면 원래의 응력변형도 곡선으로 복귀하게 된다.

그러나, 소성변형한 시험편을 1주 혹은 10일 정도 방치한 후 다시 인장력을 가하면 2번과 같은 응력-변형도 곡선이 된다.

이 새로운 응력-변형도 곡선에서는 항복점, 항복참 등이 나타나고 강도가 증가하지만 연신율은 현저히 저하된다.

이러한 현상을 변형도 시효(변형도 노화)라 한다.

또한. 재료가 비례한도에 해당하는 응력을 받고 있을 때의 변형에너지 밀도를 복원계수(Modulus of Resilience)라 하며, 다음과 같이 산정할 수 있다.

복원계수 (Modulus of Resilience)

바우싱거 효과

바우싱거효과

 

강재 시험편에 인장력을 가해 일정량 소성변형시킨 후, 반대방향 하중인 압축력을 가하게 되면, 인장력을 가한 경우보다 비례한도가 현저하게 작아지게 된다. 

 

즉, 인장응력인 경우보다 휠씬 작은 하중에서 탄성을 상실하게 되는 데 이를 바우싱거 효과라 한다.

또한, 변형도 이력에서 응력을 가하는 중 이를 제거하였다가 다시 하중을 가하면 탄성한도가 증가하게 되는 데 이를 가공경화라 한다.



강재의 항복비

강재의 항복강도와 인장강도의 비를 항복비라 하며, 항복비는 강구조에서 보통 쓰이는 SS400 정도인 강재에서는 0.6~0.7 정도이지만 고강도 강재일수록 항복비가 크게 된다.

항복비의 대소는 강재가 항복하고부터 파단에 이르기까지를 나타내는 기계적 성질의 지표로서 항복비가 클수록 연성적인 거동을 확보할 수 없으며, 항복비가 작을수록 강재의 인성도, 취성파괴방지, 소성능력 및 에너지 흡수, 소산능력 등이 향상된다.


*강재의 항복비 = 항복강도 / 인장강도 =0.6~0.7 (일반강재일 경우)