변형률–수명(코핀–맨슨) 피로 계산기

국부적으로 항복이 일어나는 곳의 피로를 볼 때 씁니다. 노치 끝이나 열응력을 받는 자리에서는 응력이 더 올라가지 않고 변형률만 커지므로 응력 기준 S–N 선도로는 수명 차이를 구별할 수 없습니다. 수명이 대략 10만 사이클보다 짧은 저주기 피로가 주 대상입니다.

Δε/2 = (σf′/E)(2N)^b + εf′(2N)^c로, 변형률 진폭을 탄성 몫과 소성 몫의 합으로 보는 식입니다. 앞항이 바스킨의 탄성항이고 뒷항이 코핀과 맨슨이 각각 낸 소성항이며, 2N은 반전 수로 한 사이클이 두 반전입니다.

탄성항과 소성항이 정확히 같아지는 수명이며 2N_t = (εf′E/σf′)^(1/(b−c))로 닫힌 식으로 나옵니다. 이보다 짧으면 소성이, 길면 탄성이 지배합니다. 강재는 보통 수천 반전 언저리입니다.

아닙니다. 소성항이 탄성항보다 훨씬 가파르기 때문에 전이수명보다 짧은 쪽에서는 연성이 좋은 재료가 오래 갑니다. 강도만 보고 재료를 단단하게 바꾸면 고주기 피로는 좋아져도 저주기 피로는 오히려 나빠질 수 있습니다.

지수가 서로 다른 항이 둘이라 2N에 대해 닫힌 식으로 풀리지 않기 때문입니다. 다만 b와 c가 둘 다 음수라 우변이 2N에 대해 단조감소이므로, 자릿수 구간을 반씩 좁히면 반드시 수렴합니다. 이 계산기는 그 자취를 표로 보여줍니다.

모로우는 탄성항의 σf′를 (σf′−σm)으로 바꾸는 방법으로 강재에 무난하고, SWT는 σmax·εa를 손상 척도로 삼아 알루미늄처럼 평균응력에 민감한 재료에 잘 맞는다고 알려져 있습니다. 평균응력이 0이면 두 방법 모두 보정하지 않은 것과 정확히 같은 값이 나옵니다.

자기 재료의 시험성적서나 SAE J1099·ASM의 피로 데이터에서 가져와야 합니다. 이 계산기의 기본값은 전형적 범위 안의 예시일 뿐 특정 재료의 인증값이 아닙니다. 대체로 b는 −0.12~−0.05, c는 −0.8~−0.5, σf′는 인장강도의 1~2배, εf′는 0.3~1.0 범위입니다.

전송되지 않습니다. 계산은 모두 브라우저 안에서 이루어지고 넣은 값은 이 기기에만 남습니다.