Al6061-T6 평판 시편의 노치반경과 두께가 파괴 메커니즘에 미치는 영향

Abstract

Al6061-T6 합금의 연성파괴는 네킹의 발생 시에 생기는 삼축인장응력과 관계가 있다. 노치 반경과 두께에 따른 시편 표피와 내부의 응력상태가 달라진다. 본 연구에서는 두께 4 mm, 8 mm의 평판으로 노치 없는 시편(un-notched), 노치 반경이 큰 시편(L-notched, R228.1 mm), 노치 반경이 작은 시편(S-notched, R2.5 mm)을 제작하였다. 슬립라인 이론(slip line theory), 타원기준(ellipse criterion), 유한요소법(FEM), 2D 디지털 이미지 상관법(2D-DIC)을 이용하여 노치 반경과 두께에 따른 응력상태와 파괴위치를 해석하였으며 주사 전자현미경(SEM) 관찰을 병행하여 파괴 양상을 관찰하였다. 노치반경이 작을수록 응력집중으로 인해 시편 내부에 형성한 높은 삼축인장응력이 파괴를 주도하였다. 두께가 커지면 파괴는 삼축인장응력과 최대전단응력에 의한 혼합모드의 파괴거동을 보였다. The fracture behavior of Al6061-T6 alloy is related to stress triaxiality formation during the local necking process of the specimen. Distribution of triaxial tensile stress varies with different notch radii and specimen thickness. In this study, plate specimens (un-notched), specimens with large notch radius (L-notched, R228.1 mm), and specimens with small notch radius (S-notched, R2.5 mm) were made of aluminum alloy plates (thickness 4 mm, 8 mm). Slip line theory, the ellipse criterion, finite element method (FEM), and 2D digital image correlation (2D-DIC) were used to find the effect of notch radii and specimen thickness on stress state distributions and initial fracture mechanisms. A scanning electron microscope (SEM) was used to observe the initial fracture surface. For a small notch radius causing high stress concentration, the fracture began at a site close to the notch tip due to high triaxial tensile stress. With increasing specimen thickness, the fracture surface showed a mixed mode failure behavior caused by both the triaxial tensile stress and maximum shear stress.