슬립 밴드

정의

슬립 밴드는 금속이 항복 후 국부적으로 소성변형하면서 생기는 띠다.

결정 안의 한 슬립면이 미끄러져 표면에 평행한 단차가 생기는 현상이다.

이 줄무늬 같은 단차가 바로 슬립 밴드다.

슬립계 구조

슬립면은 전위가 움직이는 결정면이고, 슬립 방향은 미끄러짐이 일어나는 방향이다.

둘을 합한 것이 슬립계다. 외부 응력이 최대 전단응력에 가까운 슬립계에서 슬립이 시작된다.

결정구조가 달라지면 슬립계의 수와 종류도 달라진다.

슬립 밴드는 이 슬립계 중 하나가 집중적으로 활성화될 때 나타난다.

형성 원리

외력으로 분해전단응력이 임계값에 도달하면 전위가 생겨 슬립면을 따라 움직인다.

전위가 자유표면에 도달하면 표면에 단차를 남긴다.

같은 면에서 미끄러짐이 쌓이면 띠 모양의 소성변형 집중대, 즉 슬립 밴드가 된다.

슬립 밴드 끝에는 응력이 집중되어 균열이 생기는 출발점이 된다.

축하중 계산

축하중을 받는 강봉에서는 Schmid 법칙으로 분해전단응력을 구한다.

φ는 축방향과 슬립면 법선 사이 각, λ는 축방향과 슬립 방향 사이 각이다.

φ와 λ가 모두 45도일 때 분해전단응력이 최대가 되며, 그 값은 σ/2다.

이 값이 임계분해전단응력에 도달하면 소성 변형이 시작된다.

헷갈리는 개념

앞 문제의 정답은 45도다. 두 각이 모두 45도일 때 분해 계수가 최대가 된다.

단조 조건의 슬립 밴드와 반복 조건의 PSB는 하중과 표면 형상이 다르다.

PSB는 혀 모양 돌출이 뚜렷하며 피로 균열이 생기는 출발점이 된다.

슬립 밴드를 균열과 같은 것으로 쓰면 흔한 실수가 된다.

시험 답안

1교시 10점 용어형 답안은 정의, 원리, 영향 순으로 쓴다.

정의는 활성 슬립 면과 결정 표면이 만나 생기는 소성변형 띠라고 쓴다.

원리는 임계분해전단응력 도달 후 전위가 이동해 표면에 단차를 남긴다는 흐름으로 쓴다.

영향은 응력 집중과 균열 핵생성 지점이 된다는 점을 쓴다.

논술형은 개요, 본론, 결론 순으로 확장해 쓴다.

정리

슬립 밴드는 활성 슬립 면이 표면에 드러난 소성변형 띠다.

임계분해전단응력에 도달하면 단차가 생기고, 응력 집중으로 균열 핵생성 지점이 된다.

단조 조건의 슬립 밴드와 반복 조건의 PSB, 그리고 Lüders 밴드를 구별해 쓴다.

이 세 개념을 구분하고 Schmid 식으로 계산하는 것이 핵심이다.