크리프 (2) - 점성크리프, 열적활성화,아레니우스식

지난 포스팅에서 크리프란 무엇인지, 크리프 거동의 단계를 알아보았습니다.

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크리프 (1) - 크리프와 온도 / 크리프거동 3단계

이제 크리프 거동의 그래프 해석을 더욱 자세히 생각해 보도록 하겠습니다.

2차 크리프, 즉 정상상태 크리프의 변형률속도를 정상상태 변형률속도라고 하였습니다.

 

활성화 에너지

변형률 속도를 \(\epsilon'\)라고 하겠습니다.

\(\epsilon'_{sc}\)는 정상상태 변형률 속도입니다.

\(\epsilon'_{sc}\)와 \(\frac{1}{T}\)와의 관계를 그래프로 도식하면 

여기서 중요한 값이 나오게 됩니다.

바로 그 그래프의 기울기가 Q라는 활성화 에너지가 되는것 입니다.

위와 같은 형태입니다.

온도가 증가할수록 (그래프 x축에서 왼쪽으로 갈수록) 변형률 속도는 증가합니다.

이는 지난 포스팅에서 온도가 증가할수록 크리프 변형이 더 잘 된다고 설명했던 것과 맞습니다.

이 기울기가 활성화 에너지 입니다.

응력에 대응하여 분자들이 시간의존적으로 상대이동하여 크리프변형을 일으키면 이에 의해서

온도가 증가하게 되는데, 온도가 증가하며 원자의 진동이 증가합니다.

진동이 증가하면 결과적으로 응력에 의해 유발되는 분자재정렬이 활성화 됩니다.

이러한 상황을 열적활성화라고 합니다.

활성화 속도에 대한 식은 \(\epsilon'\)=A\(e^{\frac{-Q}{RT}}\)로 나타낼 수 있습니다.

이 식은 아레니우스 식임.

여기서 나오는 Q가 바로 활성화 에너지 입니다.

 

 

점성크리프

먼저 점성이라는 것은 가해준 응력에 대한 변형률 속도의 비율인데 

점성은 기호로 \(\eta\)로 씁니다 \(\eta\) \(\eta\) ..

이때 응력에 대한 변형률 속도의 비율이므로

\(\eta\)=\(\frac{\sigma}{\epsilon'}\)이 되겠습니다. (인장점성)

전단점성은 똑같이 전단응력과 전단 변형률을 넣어주면 됩니다.

점성이라는 것은 비정질 고체에서 주로 보이는 현상으로 액체와 같이 거동하는 것을 말합니다.

일부 폴리머 등의 비결정질 고체에서 점성을 보이는데, 이러한 재료들에 대해 크리프 공정을 거칠때

위의 아레니우스 식은 \(\epsilon'\)=\(A_1 \sigma e^{\frac{-Q}{RT}}\)로 변화되어 나타낼 수 있습니다.