A Study on the Characteristics of Direct Tensile Fatigue of the Domestic PS Bar at High Stress Range

국산 PS 강봉의 고응력범위에서의 직접 인장피로 특성

In this study, direct tensile fatigue tests of the PS bar were performed in terms of diameter, minimum stress level, and maximum stress level. In the static test, the stress - strain curve and ultimate streng th of the PS bar were determined. Results of the fatigue test indicate that the diameter of the PS bar was not influenced by fatigue life. Minimum stress also had quite an influence on the fatigue of the PS bar. Thus, the fatigue characteristic equation was proposed in terms of stress range and minimum stress through statistical process. Strains on specimen that loaded direct tension were measured in the fatigue test, with the secant modulus of elasticity calculated from measured strains. The strain development consisted of three different stages, i.e., rapid increases during the initial fatigue life, uniform increases during the middle stage, and rapid increases until failure. The secant modulus of elasticity decreased during the fatigue life with increasing strain. However, stress level seemed to have no influence on the secant modulus of elasticity.

본 연구에서는 국산 PS 강봉의 직경, 반복최소응력 및 반복최대응력 등을 실험변수로 하여 직접 인장 피로실험을 수행하였다. 정적 인장실험 결과, 국산 PS 강봉의 응력 - 변형률 곡선과 극한강도 등을 얻었다. 또한, 피로실험에서의 특징적인 실험결과는 PS 강봉의 직경은 피로 수명에 중요한 인자가 아니며, 반복 최소응력의 크기는 국산 PS 강봉의 피로수명에 매우 큰 영향을 미치는 것으로 나타났다. 이러한 피로실험결과를 통계 분석하여 PS 강봉의 응력 범위 및 반복 최소응력 등을 변수로 하는 피로강도 예측식을 제안하였다. 피로실험 중, 시편중앙에 설치한 Extensometer를 이용하여, 변형률의 변화를 측정하였으며, 측정된 변형률 변화현상에서 탄성계수의 변화현상을 구하였다. 변형률 증가현상은 3단계의 형태 즉, 초기에 급격한 증가 후 서서히 증가하며 파괴 직전에 급격하게 증가하는 형태로 나타났다. 탄성계수의 변화현상은 변형률 변화현상과 유사하게 감소하는 것으로 나타났으며 응력수준은 탄성계수 변화에 큰 영향을 주지 않는 것으로 나타났다.