선박의 피로파괴 (Fatigue fracture)해석을 할 때 사용되는 적용 응력에 대하여 설명하시오.

피로평가를 하기 위한 응력은 다음과 같음.

- 평균응력효과와 두께효과를 고려하여 수정된 용접토우에 대한 핫스폿 응력

- 모재표면처리, 평균응력효과, 두께효과 및 재료강도를 고려하여 수정된 자유단(free edge)에서의 국부응력

 

핫스폿 응력

구조 불연속 및 용접된 부착물에 의한 응력집중을 고려한 용접토우부에서의 응력(용접토우 노치에 의한 영향은 무시).

공칭응력에 응력집중계수(Stress Concentration Factor)를 곱하여 얻거나, 매우 상세한 분할(Very fine mesh, 두께크기) 유한요소해석을 통해 얻음.

 

공칭응력

구조 불연속 및 용접에 의한 응력집중은 무시하고 전체적인 구조형상만을 고려하여 얻은 부재 응력.

비교적 큰 분할(보강재 간격 이상) 유한요소해석을 이용하거나 보이론에 근거하여 얻음.

 

두께효과

부재 두께가 두꺼워지면 피로강도가 낮아진다. CSR의 경우 22mm를 초과하면 두께효과를 고려한다.

 

평균응력효과

일반적으로 피로강도평가에는 변동응력만을 고려하는데, 변동응력 사이클에 압축응력(-응력)이 있는 경우 피로강도를 높게 평가할 수 있다.

항상 압축응력만 받는 경우 변동응력이 크다 하더라도 피로강도에는 문제가 없는 것으로 간주함.