바우싱거 효과

정의

바우싱거 효과는 한 방향으로 소성변형을 받은 재료가 반대 방향 하중에서 항복강도가 낮아지는 현상이다.

쉽게 말해 강재를 한쪽으로 늘려 항복시킨 뒤 반대로 누르면 더 일찍 항복한다.

이 효과는 독일 공학자 요한 바우싱거의 이름을 따서 명명되었다.

발생 원리

원리는 세 단계로 나뉜다. 정방향 소성변형 중에는 전위가 쌓여 배응력이 생긴다.

하중을 제거해도 전위가 원위치로 돌아가지 않아 내부 응력장이 남는다.

역방향으로 재하하면 배응력이 전위의 미끄러짐을 도와 항복이 앞당겨진다.

그래서 역방향 항복은 원래 항복보다 낮은 응력에서 시작된다.

하중 이력별 형태

효과는 하중 이력에 따라 세 가지 형태로 나타난다.

인장 후 압축 재하에서는 압축 항복응력이 줄어든다.

사이클 반복 재하에서는 이력곡선이 비대칭으로 변한다.

정방향과 역방향 항복응력을 비교하면 효과의 크기를 평가할 수 있다.

반복하중과 교대하중

반복하중은 같은 방향으로 되풀이되는 하중이다.

교대하중은 인장과 압축이 번갈아 작용하는 하중이다.

바우싱거 효과는 방향이 바뀌는 교대하중에서 나타나므로 둘을 구분해 써야 한다.

해석 모델 선택

해석 모델에서 바우싱거 효과를 표현하는 것은 이동경화 모델이다.

등방경화 모델은 항복면이 크기만 커져 이 효과를 나타내지 못한다.

따라서 반복하중을 받는 부재의 해석에서는 모델 선택이 결과를 좌우한다.

정리

바우싱거 효과는 전위와 역응력이 만드는 항복강도 비대칭 현상이다.

시험에서는 정의, 원리, 반복하중과 교대하중의 구분을 정확히 쓴다.

이 세 가지를 정리해 두면 용어형과 논술형 문제에 대비할 수 있다.