외부하중이 제거되고 난 후 시스템에 존재하는 응력 - 용접 잔류응력
피로설계 방법 (Cumulative damage rule)
주기적으로 반복되는 하중에 의해 항복응력보다 훨씬 작은 응력에도 파괴가 일어날 수 있다. 이러한 누적된 응력에 의한 구조물의 파괴현상을 피로파괴라 한다.
피로파괴를 유발하는 주기 반복응력이 크면 클수록, 적은 반복 횟수에 파괴가 일어나며 다음과 같은 관계가 있다.
응력의 변위 (Stress Amplitude) ∝ 1/피로파괴 사이클(Cycle to failure) 의 개수 (피로 수명)
상기와 같은 재료의 피로파괴 특성을 S-N Curve로 표현할 수 있다
S-N Curve에서 보여지듯이 Stress Amplitude 가 1 ksi 미만일 경우 피로 파괴는 일어나지 않는것을 알 수 있다. 이러한 Stress Level을 내구한도 또는 피로한도(Endurance Limit or Fatigue Limit)라 한다.
The Palmgren-Miner rule
반면 구조물은 그 일생동안 해상조건에 따라 다양하게 변화하는 응력을 받게되며 피로파괴를 유발하는 주원이이 된다. 이러한 다양한 응력의 발생비율과 그에따른 수명의 관계를 표현한 것이 팜그랜-마이너룰이다.
n1값은 실제 구조물 주위의 외력에 의한 응력 발생시의 수명을 나타내며,
N1값은 재료의 강도 실험에 의해 결정된 S-N curve에서 찾을 수 있다.
상기 관계식을 피로해석에 적용하려면 합리적인 외럭 즉 구조물의 일생동안 격게될 응력 수위를 적절히 추정해야 한다. 매덕스 & 윌덴ㅅ규타인해ㅔ석발법에 의하여 다으모가 같이 표현될 수 있다.
n1=P1T/T1, n2=P2T/T2, etc.
P1은 외력의 발생 빈도
T1은 반복 하중의 주기
응력 집중 계수 (Stress Concentration Factor)
구조 부재 끝단 또는 용접 접합부의 급격한 형상 변화 때문에 계산된 정상 응력보다 높은 응력이
부분적으로 발생한다. 이 는 용접 접합부에 피로 파괴를 일으키며, 구조물의 피로수명에 악영향을 미친다.