$J_{1C}$ and J-integral Behavior of Low-Carbon Steel using Double Edge Tension Specimen

양쪽 크랙 인장시험편을 이용한 저탄소강의 $J_{1C}$ 및 J적분 거동

In this paper, the plane stress fracture toughness of cold rolled 4.5mm thick SS41 steel plate was investigated for various crack ratios respectively in case of base metal, normalized and annealed heat-treated specimens using the method of J-integral. The specimen geometry used was double edge tension (DET) specimen. The experiments were performed on an Instron machine and all the crack lengths were measured by travelling microscope. The plane stress fracture toughness obtained by the method of Rice equation was J sub(1C)=22.8kgf/mm for the base metal, j sub(1C)-24.7kgf/mm for the normalized specimen and J sub(1C)=26.9 kgf/mm for the annealed. The J-integral computed at the limit load was found unsuitable for fracture toughness determination, because of large variation depending on the crack ratio.

본 연구에서는 양쪽크랙 인장시험편을 이용한 평면응력 파괴인성치 J 하(1C)를 검토하기 위하여, 두께 4.5mm 일반구조용 압연강판(SS41)을 균질화 및 연화처리하고 각각의 경우에 대하여 크랙비가 0.55, 0.65, 0.75인 시험편을 준비하여 J 하(1C) 및 저항곡선의 거동을 고찰하였다. 얻어진 결과를 요약하면 다음과 같다. 1) 양쪽 크랙 인장시험편을 사용하여 J 하(1C)를 구한 값은 한계하중에 의한 방법이 Rice가 제안한 방법보다 크게 나타남을 알 수 있다. 2) Rice가 제안한 방법으로 J 하(1C)는 실험한 크랙비 범위 0.55-0.75에서 거의 일정한 값을 나타내고 저항곡선의 기울기는 크랙비에 따라 증가하였다. 3) Rice가 제안한 방법으로 [SS41의 J 하(1C)의 평균값은 모재는 22.8kgf/mm, 균질화 처리재는 24.7kgf/mm, 연화처리재는 26.9kgf/mm를 얻었다