Journal of the Korean Ceramic Society (한국세라믹학회지)

The Korean Ceramic Society (한국세라믹학회)
권호 표지

Fracture Behaviors of Alumina Tubes under Combined Tension/Torsion

알루미나 튜브의 인장/비틀림 조합하중하의 파괴거동

  • Published : 1991.01.01

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Abstract

Fracture of Al2O3 tubes for different loading path under combined tension/torsion was investigated. Macroscopic directions of crack propagation agreed well with the maximum principal stress criterion, independent of the loading path. However, fracture strength from the proportional loading test(τ/σ= constant) showed either strengthening or weakening compared to that from uniaxial tension, depending on the ratio τ/σ. The Weibull theory was capable to predict the strengthening of fracture strength in pure torsion, but not the weakening in the proportional loading condition. The strengthening or weakening of fracture strength in the proportional loading condition was explained by the effect of shear stresses in the plane of randomly oriented microdefects. Finally, a new empirical fracture criterion was proposed. This criterion is based on a mixed mode fracture criterion and experimental data for fracture of Al2O3 tubes under combined tension/torsion. The proposed fracture criterion agreed well with experimental data for both macroscopic directions of crack propagation and fracture strengths.

인장/비틀림 조합을력하에서 하중경로에 따른 Al₂O₃튜브 시편의 파괴거동을 조사하였다. 인장 후 비틀림을 한 하중경로(I)에서의 거시적인 균열의 전파방향과 파괴강도는 최대 주응력 파괴조건과 일치하였다. 전단응력(τ)/인장응력(σ)의 비가 일정한 하중경로(Ⅱ)에서의 거시적인 균열의 전파 방향은 최대 주응력 파괴조건과 일치한, 최대 주응력 파괴강도는τ/ σ의 비에 다라 일축인장 파괴 강도보다 증가 또는 감소하였다. Welbull 이론은 수누 비틀림에서의 최대 주응력 파괴 강도가 일죽이장 파괴강도보다 증가함은 예측하였으나, 하중경로(Ⅱ)에서 파괴 강도가 감소함은 예측할 수 없었다. 파괴강도가 일죽인장 파과강도보다 증가 또는 감소하는 현상은 미세조직의 관찰로 부터 미세결함면에 존재하는 전단응력이 파괴에 미치는 영향으로 설명하였다. 끝으로, 인위적 균열에서의 파괴 조건과 인장/비틀림 조합응력하의 Al₂O₃튜브 시편의 파괴 실험치에 근거한 새로운 경험식을 제안하였다. 제안된 파괴 조건식은 하중경로에 따른거시적인 균열의 전파방향과 파괴강도의 실험치와 잘 일치하였다.

Keywords

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