파손 이론 (failure theory)

파손 이론 (failure theory)

재료가 어떠한 변형율 혹은 응력 조건에서 파손될지를 가정하는 이론들이다. 

파손이란 재료가 주어진 기능을 수행하지 못하는 상태를 나타낸다. 구체적인 파손의 형태로 재료가 둘 이상으로 분리되는 파괴가 있다. 또 다른 예로 탄성 범위를 벗어나 항복이 발생되어 소성 변형을 하는 경우가 있고 불안정 상태가 되어 전체적인 변형이 커지는 경우가 있다. 

파손에 관해서는 네가지 이론이 있다. 간단한 단축 응력 조건 (인장 시험 조건) 에서는 아래 이론들이 모두 동일한 결과를 나타낸다. 

취성 재료에 적용 가능한 이론

최대 수직 응력 이론 (maximum normal stress theory)

최대 수직 응력이 최대 인장 응력 (단축 인장 시험으로 구해짐) 을 초과하는 경우에 파손 된다는 이론. 압축이나 인장이나 동일하다.

연성 재료에 적용 가능한 이론 

최대 전단 응력 이론 (maximum shear stress theory)

가장 보수적인 예측

최대 전단응력이 최대 전단 강도 (단축 인장 시험으로 구해짐) 를 초과하는 경우에 파손 된다는 이론

최대 변형율 에너지 이론 (maximum strain energy theory)

포아송비를 필요로 하나 없는 경우가 많음

단위 부피당 변형율 에너지가 최대 단위 부피당 변형율 (단축 인장 시험으로 구해짐) 를 초과하는 경우에 파손 된다는 이론

최대 뒤틀림 에너지 이론 (maximum distortion energy theory or von Mises-Hencky theory)

대부분의 경우에 가장 정확한 결과를 제시함.

단위 부피당 비틀림 에너지가 최대 단위 부피당 비틀림 에너지 (단축 인장 시험으로 구해짐) 를 초과하는 경우에 파손 된다는 이론

총 탄성 에너지는 부피 변화에 의한 것과 형상 변화에 의한 것으로 구분되는데 튀틀림에너지는 후자에 해당된다. 

출처 

https://en.wikipedia.org/wiki/Strength_of_materials