선박피로강도 (Fatigue Strength)
쉽게 풀면
같은 힘을 계속 반복해서 받아도 구조물이 갈라지지 않고 버티는 능력이다.
왜 중요한가
피로강도는 구조 상세가 반복 하중에 견디는 능력으로, 선급이 이음 형태별 S-N 곡선 등급으로 규정해 설계자가 상세 형상을 선택하면 곧 피로강도가 정해지는 체계라 구조 설계의 상세 결정 근거가 됩니다. 응력 수준이 높은 고장력강 선박에서 설계를 지배하는 강도 항목이 되었습니다.
논문에서는 이렇게 쓰입니다
컨테이너선 해치코너부의 핫스팟응력을 산출하여 설계수명(예: 25년) 동안의 피로손상도를 평가한다.
후처리 적용 여부에 따른 피로강도 차이를 실제 시험 자료로 비교하는 방식을 보여주는 사례이다.
조금 더 깊게 보면
용접 구조의 피로강도는 강재 강도와 거의 무관하고 이음 형상·용접 품질·잔류응력에 의해 정해지므로, 재료를 바꿔서는 개선되지 않고 형상 개선이나 후처리로만 올릴 수 있습니다. 해수 부식 환경에서는 피로강도가 대기 중보다 낮아지고 고주기 영역의 피로 한도가 사라지므로 방식 상태가 피로강도의 일부입니다. 용접 토우 그라인딩이나 피닝 같은 후처리는 효과가 크지만 시공 품질 관리가 어려워 규칙에서 인정하는 범위가 제한됩니다. S-N 곡선은 이음 형태별로 등급(FAT class)이 나뉘며, 같은 하중을 받아도 맞대기 용접보다 필릿 용접, 특히 하중이 부재를 관통하는 형태의 이음이 훨씬 낮은 등급을 적용받아 피로강도가 크게 떨어진다. 용접 구조의 피로강도는 강재 강도와 거의 무관하고 이음 형상·용접 품질·잔류응력에 의해 정해지므로, 재료를 바꿔서는 개선되지 않고 형상 개선이나 후처리로만 올릴 수 있다.
주의할 점
피로강도는 정적강도와 별개의 파괴모드이므로 정적강도 기준을 만족했다고 해서 피로강도까지 자동으로 충족되는 것은 아니다. 피로강도는 정적강도와 별개의 파괴모드이므로 정적강도 기준을 만족했다고 해서 피로강도까지 자동으로 충족되는 것은 아니다. 해수 부식 환경에서는 피로강도가 대기 중보다 낮아지고 고주기 영역의 피로 한도가 사라지므로 방식 상태가 피로강도의 일부로 다뤄져야 한다.