파단

파단은 재료나 구조물이 외부의 힘이나 응력에 의해 갈라지거나 끊어지는 현상을 의미한다. 파괴(failure)의 한 형태로, 일반적으로 균열의 발생과 성장을 거쳐 최종적으로 재료의 연속성이 상실되는 과정을 포함한다.

파단 메커니즘

파단은 재료의 종류, 응력 조건, 온도, 환경 등 다양한 요인에 따라 여러 가지 메커니즘으로 발생할 수 있다. 대표적인 파단 메커니즘은 다음과 같다.

• 연성 파단 (Ductile Fracture): 재료가 상당한 소성 변형을 겪은 후에 발생하는 파단이다. 파단면은 거칠고 변형된 형태를 보이며, 금속 재료에서 주로 관찰된다.
• 취성 파단 (Brittle Fracture): 소성 변형이 거의 없이 갑작스럽게 발생하는 파단이다. 파단면은 매끄럽고 결정립계 또는 결정립 내부를 따라 발생하며, 세라믹이나 유리와 같은 재료에서 주로 관찰된다.
• 피로 파단 (Fatigue Fracture): 반복적인 응력 작용에 의해 발생하는 파단이다. 응력의 크기가 재료의 항복 강도보다 낮더라도, 반복적인 응력 작용으로 인해 균열이 발생하고 성장하여 결국 파단에 이르게 된다.
• 크리프 파단 (Creep Fracture): 고온에서 지속적인 응력이 작용할 때 발생하는 파단이다. 시간이 지남에 따라 재료의 변형이 점진적으로 증가하여 결국 파단에 이르게 된다.

파단에 영향을 미치는 요인

파단은 다음과 같은 요인들에 의해 영향을 받는다.

• 재료의 특성: 재료의 강도, 연성, 경도, 파괴 인성 등의 특성은 파단에 대한 저항성에 큰 영향을 미친다.
• 응력 조건: 응력의 크기, 응력 집중, 응력의 종류 (인장, 압축, 전단) 등은 파단 발생에 중요한 영향을 미친다.
• 온도: 온도는 재료의 강도와 연성에 영향을 미치므로 파단에 영향을 미친다. 일반적으로 온도가 낮아지면 취성 파단의 가능성이 높아진다.
• 환경: 부식성 환경은 재료의 강도를 저하시키고 균열 성장을 촉진하여 파단을 유발할 수 있다.

파단 분석

파단 분석은 파단의 원인과 메커니즘을 규명하기 위한 과정이다. 파단된 부품이나 구조물의 파단면을 분석하고, 응력 상태, 재료 특성, 환경 조건 등을 고려하여 파단의 원인을 밝혀낸다. 파단 분석은 유사한 파단의 재발을 방지하고, 구조물의 안전성을 향상시키는 데 중요한 역할을 한다.