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피로한도 (Endurance Limit) 피로한도 (Endurance Limit) ES-DCA-002 :2012.10.22 1. 기하학적 형상의 급격한 변화에 의한 응력집중
지금까지의 안전계수와 허용응력은 부품의 단면적이 대부분의 실제 기계 부품은 단면적이 균일하지 않다.

(예)- 축은 각각 다른 지름으로 단이 있습니다 . (베어링, 기어, 풀리 조립부)

- 축은 부품의 설치 홈이 있다. (Snap Ring , O-Ring , Key)

- 나사가 있고, 머리 부분은 자루부분보다 크다. 발생시키는 원인이 된다.
1.1 응력집중 완화를 위한 형상의 변화
1.2 하중의

2. 피로한도 (Endurance Limit)
2.1 실제 기계부품의 피로한도는 실험실에서 경면 연마된 시편에서 얻은 피로 데이터와 비교하여
매우 다르다.
이는 재료의 크기, 모양, 재료의 조성, 열처리

잔류응력, 부식, 온도, 응력의 종류 (굽힘, 비틀림, 압축/인장)등에 의해 기계부품의 피로한도가
영향을 받기 때문이다.
2.2 위의 효과를 고려하여 다음과 같이 피로한도를 사용한다.

: 적용 피로한도 (endurance limit)값
단위 : kg/mm2

구분하중의 종류
방향축 방향인장 하중
압축 하중
반경 방향전단 하중
시간정 하중
동 하중충격 하중
반복 하중
양진
분포집중 하중
분포하중
인장 강도
Su
구분규격 번호피로 한도
회전굴곡양진
인장 / 압축		양진
비틀림
강판SS4141 ~ 52(1
  		• (1
  		• (9)
    탄소강S45C58 ~ 72221912
    합금강SCM41585 이상302819
    SCM43595 이상333121
    주철FC2017 이상6.03.06.0
    FC2522 이상7.54.57.5
    FC3027 이상9.05.09.0
    SS41 의 ()는 추정치 이다.

    3. 피로한도 계수(Endurance Limit Factor)
    3.1 표면계수(Surface Finish Facto

  • >(1)1) 이나 비틀림에서 최대응력은 표면에서 발생하기 때문에 피로강도는 표면의 상태에
    매우 민감한다.
  • Rotating Beam 시편은 응력집중을 일으키는 표면 결함(Surface Imperfection)을 제거한 그러므로 표면이 거칠수록 피로강도는 떨어진다.

  • 표면계수는 표면처리의 종류와 인장응력에 의존한다.

  • 경면 다듬질한 연강 (인장강도 : 200 kg/mm2)표면계수 1.0 에 근접한다.

  • 인장강도가 증가할수록 표면계수는 감소한다.

  • 표면 계수 값 : Cf = A (Su)b, Su : 인장강도 [Mpa] 예)S45C (인장강도 : 58 kg/mm2), 표면 연삭
    ① 인장강도 단위환산 :
    58 kg/mm2x 9.8 MPa/(kg/mm2) = 568.4 MPa
    ②Steel의 표면다듬질 값 :
    연삭 ⇨ A = 1.58 , B = -0.085

    ③ 표면 계수 계산

    Cf = A (Su)b = 1.58 (568.
  • -0.085 = 1.58 / 568.4 0.085
    = 1.58 / 1.71 = 0.92

    Steel의 표면다듬질 값

    3.2 확률계수(Reliability Factor)
    Surface finish
    (표면 다듬질)    		Ab
    Ground (연삭)1.58-0.08
    Machines (기계 가공)4.51-
    Cold drawn (냉간 압연)4.51-0.26
    Hot rolled (열간 압연)57.7-0
    Forged (단조)272.5-0.99
  • 확률 계수는 잔존률(survival rate)에 의존한다.
    여기서 z 는 표준편차 (number of standard deviation)이다.

  • 잔존률을 높게 설정할수록 확률계수
  • 감소합
  • .

    (3)참고(3) 확률계수를 구한다.

  • 적용

    공정지수의 표준편차는 z = 3.0 이므로

    Reliability (%)
    501.0
    900.897
    990.814
    99.90.753
    99.990.702
    99.9990.659

    3.3 온도계수(Temperature Fact

  • (1)1) 분의 재료에서 온도가 변함에 따라 온도계수도 변한다.

  • Steel 의 경우;

    T ≤ 450 °C .0
    = 1.0 - 0.0058 (T-450)

  • Steel 외 재료에 관해서는 자료를 확인하여야 한다.

    • 3.4 크기 계수 (Size Fact

  • p>(1)1) 의 크기(size)가 클수록 피로한도는 감소한다.

    이는 부품이 클수록 피로균열 (fatigue crack)이 시작될 야금의 결함(MetallurgicalDefect)을
    가질 확률이 높아지기 때eft">

  • 축 방향 하중을 받는 경우 크기 효과(sffect)는 없다.
  • 원형강의 크기계수 ( 굽힘과 비틀림을 받는 경우)
    8 이하style="font-family: Times New Roman; Times New Roman; 굴림; Times New Roman; mso-text-raise: -25%;; mso-bidi-font-family:Arial"> 1.0
    8.0 초과
    ~ 250 이하    		style="font-family: Times New Roman; Times New Roman; 굴림; Times New Roman; mso-text-raise: -25%;; mso-bidi-font-family:Arial"> 1.189 (d) -0.097
    250 초과style="font-family: Times New Roman; Times New Roman; 굴림; Times New Roman; mso-text-raise: -25%;; mso-bidi-font-family:Arial"> 0.6
  • 기타 형강
    D eqal 로 치환하여 원형강의 수식을
    직사각형
    (Square Bar)    		채널 형강
    (Channel)    		I 형강
    (I Beam)
    D eqal = 0.8 (b h)1/2t ≤ 0.025 b 경우
    D eqal = 0.05 b x + t (h - x )

    t > 0.025 b 경우

    D eqal = 0.05 b h

    		t ≤ 0.025 b 경우
    D eqal = 0.1 b t

    t > 0.025 b 경우

    D eqal = 0.05 b h

    예)사각 강

  • 25)<5)>① 치환 경을 계산한다. : D eqal = 0.8 (25 x 2
  • 1/2 0= 20.0 mm2

    • 3.5 피로응력집중계수(Fatigue Stress Concentr

  • n Factor)

    (1)1) 재료는 노치에 민감하여 피로수명이 짧아진다.

    일반적으로 연성 재료는 노치 민감도가 작고, 취성 재료는 노치 민감도가 높다.

    ( 여기서 노치란 구멍, 홈, fillet 등 응력집중을 일으키는 것들을 총칭한다.)

  • 피로응력집중 계수 값
    • [ 4-2 : 비틀림 하중 작용 ]

     ???狼?/