재료역학 - 위키백과, 우리 모두의 백과사전 재료역학 위키백과, 우리 모두의 백과사전. 둘러보기로 가기 검색하러 가기 재료역학 ( [UNK] [UNK] 力 學, Strength of materials, mechanics of materials ) 은 기계, 건축물, 다리 따위의 구조물을 이루는 재료의 역학적 성질을 연구하는 학문이다. 재료역학의 주 목적은, 구조물의 안전한 설계에 있어서 핵심이 되는 거동 해석을 위해 필요한, 구조물 및 그 부재들에 작용하는 하중에 따른 응력, 변형과 변형률을 결정하는 것이다. 재료역학은 응용역학의 분야로서 여러 종류의 하중에 대한 고체의 거동을 다루는 학문이다. 여기서 고체란 보통 공학 재료로 사용되는 축하중 ( axial load ) 이나 비틀림을 받는 봉, 굽힘을 받는 보, 압축을 받는 기둥 등을 뜻한다. 일반적으로 질점이나 강체를 다루는 정역학이나 동역학과 비슷하지만, 그 다루는 대상이 다르다. 재료역학은 토목공학, 기계공학, 건축공학 등의 여러 공학 분야와 관련이 있다. 보통 보, 기둥, 축과 같은 구조 부재의 응력과 변형을 계산하기 위해 다양한 방법을 참고한다. 이러한 방법
학, 기계공학, 건축공학 등의 여러 공학 분야와 관련이 있다. 보통 보, 기둥, 축과 같은 구조 부재의 응력과 변형을 계산하기 위해 다양한 방법을 참고한다. 이러한 방법들은 구조물에 작용 하중가 가해졌을 때의 반응과 그 항복강도 ( en : yield strength ), 극한강도 ( en : ultimate strength ), 영률, 푸아송비 따위의 물질의 특성을 고려하는 다양한 파괴 유형의 실현 가능성을 예상하기 위해 동원된다. 또한 기계적 요소의 거시적인 특성들, 즉 그 길이, 너비, 강도, 경계 조건 같은 기하학적 특성들과 구멍과 같은 기하학상의 급격한 변화가 고려된다. 완전한 형태의 이론은 구조의 1차원, 2차원적인 부재들의 작용을 고려하면서 형성되기 시작했는데, 부재에 작용하는 응력의 상태는 2차원적으로 근사될 수 있고, 그리고는 자재의 탄성, 소성 작용에 대한 보다 완전한 이론을 만들어내기 위해 3차원상으로 일반화시킬 수 있다. 스테판 [UNK] 재료역학을 설립하는 데 제일 큰 영향을 끼친 선구자이다. 목차 1 정의 1. 1 하중 종류 1. 2 응력 용어 1. 3 강도 용어 1. 4 변형 용어 1. 5
수학적 용어이다. 변형률은 단위길이 당 변형이다. [ 10 ] 단축 하중 ( uniaxial loading ) 의 경우에서, 표본 ( 봉 요소 따위 ) 의 변위를 통해, 변위와 표본의 원래 길이의 몫으로 표현되는 변형률의 계산을 유도할 수 있다. 3D 변위장에서는 여섯 개의 독립 요소를 포함한 2차 텐서의 형태를 띈 변위 함수의 도함수로 표현된다. [UNK] 구조 요소에 작용 하중이 가해졌을 때 변위하는 정도를 묘사하기 위해 사용하는 용어이다. [ 11 ] 응력과 변화의 관계 [ 편집 ] 장력이 가해진 표본의 기본적인 정역학적 반응 탄성은 재료에 가해지던 응력이 사라진 후에 원래의 형태로 돌아가고자 하는 성질이다. 대부분의 재료의 경우, 작용된 응력은 어떤 한계 안에서는 그 결과로서의 변형과 직접적으로 비례하며, 이 두 수치 사이의 관계를 나타내는 그래프는 직선을 그린다. 이 그래프의 경사는 영 계수, 혹은 탄성 계수로 알려져있다. 탄성 계수는 응력 - 변형 곡선의 선형 - 탄성 부분에서 응력 - 변형 관계를 결정하는 데 활용할 수 있다. 선형 - 탄성 영역은 항복점 미만이거나, 응력 - 변형 곡선에서 항복점을 쉽게 정의할 수 없다면 0 -
Hill. 210쪽. ISBN 978 - 0 - 07 - 352938 - 7. ↑ Beer & Johnston ( 2006 ). 《 Mechanics of Materials 》 5판. McGraw Hill. 7쪽. ISBN 978 - 0 - 07 - 352938 - 7. ↑ Beer & Johnston ( 2006 ). 《 Mechanics of Materials 》 5판. McGraw Hill. 5쪽. ISBN 978 - 0 - 07 - 352938 - 7. ↑ Beer & Johnston ( 2006 ). 《 Mechanics of Materials 》 5판. McGraw Hill. 9 - 10쪽. ISBN 978 - 0 - 07 - 352938 - 7. ↑ Kokcharov I. Strength of Structural Materials ↑ Beer, Ferdinand Pierre ; Johnston, Elwood Russell ; Dewolf, John T ( 2009 ). 《 Mechanics of Materials 》 5판. 52쪽. ISBN 978 - 0 - 07 - 352938 - 7. ↑ Beer & Johnston ( 2006 ). 《 Mechanics of Materials 》 5판. McGraw Hill. 60쪽
언제나 응력 집중 ( en : stress concentration ) 이 발생할 때, 특히 재료의 강도로서 언급된 것들보다 훨씬 낮은 수준의 공칭 응력에서 구멍, 모서리 근처의 제품의 횡단면이 바뀔 때 생겨난다. 크리프 변형기전도 ( en : Deformation mechanism map ) 동역학 피로 ( 재료 ) 법공학 ( en : Forensic engineering ) 파괴역학 ( en : Fracture mechanics ) 파괴인성 ( en : Fracture toughness ) 재료의 특성의 목록 # 역학적 특성 ( en : List of materials properties # Mechanical properties ) 재료선정 ( en : Material selection ) 분자확산 ( en : Molecular diffusion ) 비강도 ( en : Specific strength ) 정역학 만능시험기 ( en : Universal testing machine ) 각주 [ 편집 ] ↑ Beer & Johnston ( 2006 ). 《 Mechanics of Materials 》 5판. McGraw Hill. 210쪽. ISBN 978 - 0 - 07 - 352938 - 7. ↑ Beer & Johnston ( 2006 ). 《 Mechanics of Materials 》 5판. McGra
할 수 있다. 강화 기제는 재료의 몇몇 다른 역학적 특성들이 재료를 더 단단하게 하려는 과정 중에 약화될 수 있다는 문제를 동반한다. 예를 들면, 결정 입계 강화의 경우, 항복 강도가 결정의 크기가 [UNK] 따라 극대화될 지라도, 결국 결정의 크기가 지나치게 작아지면 재료는 취성을 띄게 된다. 일반적으로, 재료의 항복 강도는 재료의 역학적 강도의 적절한 지표가 된다. 항복 강도는 재료의 소성 변형을 예견하는 변수가 된다는 사실을 같이 고려해볼 때, 공학자는 어떻게 재료의 강도를 그 미세구조적 특성과 예상되는 최종 효과에 따라 강화할 수 있을지에 대한 적절한 결정을 내릴 수 있다. 강도는 파괴를 야기할 수 있는 압축 강도, 인장 강도, 전단 강도의 제한값에 관해서 표현된다. 동역학적 하중의 효과는 아마도 물질의 강도, 특히 피로 문제에 있어 제일 중요한 현실적 고려사항이 될 것이다. 반복적인 하중은 흔히 취성 균열을 야기하고, 이는 파괴가 일어날 때까지 계속해서 번져나간다. 균열은 언제나 응력 집중 ( en : stress concentration ) 이 발생할 때, 특히 재료의 강도로서 언급된 것들보다 훨씬 낮은 수준의 공칭 응력에서 구멍, 모서리 근처의 제품의 횡단면
ISBN 978 - 0 - 07 - 352938 - 7. ↑ Beer & Johnston ( 2006 ). 《 Mechanics of Materials 》 5판. McGraw Hill. 60쪽. ISBN 978 - 0 - 07 - 352938 - 7. ↑ Beer & Johnston ( 2006 ). 《 Mechanics of Materials 》 5판. McGraw Hill. 693 - 696쪽. ISBN 978 - 0 - 07 - 352938 - 7. ↑ Beer & Johnston ( 2006 ). 《 Mechanics of Materials 》 5판. McGraw Hill. 47쪽. ISBN 978 - 0 - 07 - 352938 - 7. ↑ Beer & Johnston ( 2006 ). 《 Mechanics of Materials 》 5판. McGraw Hill. 49쪽. ISBN 978 - 0 - 07 - 352938 - 7. ↑ R. C. Hibbeler ( 2009 ). 《 Structural Analysis 》 7판. Pearson Prentice Hall. 305쪽. ISBN 978 - 0 - 13 - 602060 - 8. ↑ Beer & Johnston ( 2006 ). 《 Mechanics of Materials 》 5판
재료의 강도는 그 이상 부하를 가하면 하중을 제거하더라도 이전과 같은 형태로 완전히 돌아오지 못해 부재가 영구적으로 휘어질 정도로 변형되는 응력 - 변형도 선도 위의 어떤 점 ( 항복 강도 ) 을 의미한다. 극한강도는 부재의 응력이 도달할 수 있는 최대치를 나타낸다. 파괴강도는 부재가 파괴되는 최소 응력 수치를 나타낸다. 하중 종류 [ 편집 ] 횡하중 ( Transverse loading ) - 작용 하중은 부재의 종축 ( longitudinal axis ) 과 평행선상에 있다. 횡하중은 부재가 휘고 변형되어, 부재가 [UNK] 따라 내부의 장력, 압력 변형을 야기한다. [ 1 ] 횡하중은 전단력을 야기하여 전단변형을 유발하고 부재의 횡변형을 증가시킨다. 축하중 ( Axial loading ) - 작용 하중은 부재의 종축과 동일선상에 있다. 축하중은 부재가 늘어나거나 줄어들도록 한다. [ 2 ] 회전하중 ( Torsional loading ) - [UNK] 작용은 평행한 평면에 크기가 같고 방향이 반대인 외력쌍 또는 한 쪽 끝이 고정되어 회전을 막는 부재에 적용된 하나의 외력으로 인해 발생한다. 응력 용어 [ 편집 ] a ) 압력, b ) 장력,
한다. 충격강도 ( en : Impact strength ) 는 재료가 갑자기 작용된 하중에 견디는 능력이며 에너지와 관련된 용어로 표현된다. 충격강도는 보통 아이조드 충격 강도 시험 ( en : Izod impact strength test ) 이나 샤르피 충격 시험 ( en : Charpy impact test ) 으로 측정하는데, 둘다 시료 파괴에 필요한 충격 에너지를 측정한다. 부피, 탄성계수, 힘의 분포, 항복강도가 충격강도에 영향을 끼친다. 재료나 사물이 높은 충격 강도를 가지기 위해선 응력이 사물 전체에 골고루 분포하고, 부피가 크며, 탄성 계수가 낮고, 재료의 항복 강도가 높아야 한다. [ 8 ] 변형 용어 [ 편집 ] 변형 ( deformation ) 은 ( 작용력, 중력장, 가속, 열팽창 등등으로 인해 ) 재료에 응력이 가해졌을 때 기하학적으로 생겨나는 변화를 의미한다. 변형은 재료의 변위장으로 표현된다. [ 9 ] 변형률 ( strain ) 은 물질장 사이에서 변형이 바뀌는 경향을 표현하는 수학적 용어이다. 변형률은 단위길이 당 변형이다. [ 10 ] 단축 하중 ( uniaxial loading ) 의 경우에서, 표본 ( 봉 요소 따위 ) 의 변위를 통해, 변위와 표본의
. 극한강도는 단순한 어떤 재료로 만든 특정한 표본보다는 재료 그 자체와 관련 있는 특성이며, 단위면적 당 힘 ( N / m2 ) 의 형태로 쓰인다. 극한 강도는 재료가 부러지거나 약화되지 않고 견딜 수 있는 최대한의 응력이다. [ 13 ] 예를 들면 AISI 1018 Steel의 극한 인장 강도 ( UTS ) 는 440 MN / m2 이다. 일반적으로 응력의 SI 단위는 파스칼인데, 1 Pa = 1 N / m2 이다. 응력의 IU 단위는 bf / in2이나 단위 인치당 파운드 힘 ( en : pounds - force per square inch ) 로 주어진다. 이는 보통 psi로 축약된다. 1000psi는 ksi로 축악된다. 안전율 ( en : factor of safety ) 은 공학적인 구성요소나 구조가 반드시 만족시켜야 하는 설계 기준이다. F S = U T S / R { [UNK] displaystyle FS = UTS / R } 에서 FS : 안전율, R : 작용 하중, UTS : 극한 응력이다. ( psi or N / m2 ) [ 14 ] 안전한계 ( en : Margin of Safety ) 또한 때때로 설계 기준으로 쓰인다, 이는 MS = 파괴 하중 / ( 안전율
재료역학(材料力學, 영어: mechanics of materials 또는 strength of materials)은 기계, 건축물, 다리 따위의 구조물을 이루는 재료의 역학적 성질을 연구하는 학문이다. 재료역학의 주 목적은, 구조물의 안전한 설계에 있어서 핵심이 되는 거동 해석을 위해 필요한, 구조물 및 그 부재들에 작용하는 하중에 따른 응력, 변형과 변형률을 결정하는 것이다. 재료역학은 응용역학의 분야로서 여러 종류의 하중에 대한 고체의 거동을 다루는 학문이다. 여기서 고체란 보통 공학 재료로 사용되는 축하중(axial load)이나 비틀림을 받는 봉, 굽힘을 받는 보, 압축을 받는 기둥 등을 뜻한다. 일반적으로 질점이나 강체를 다루는 정역학이나 동역학과 비슷하지만, 그 다루는 대상이 다르다. 재료역학은 토목공학, 기계공학, 건축공학 등의 여러 공학 분야와 관련이 있다. 보통 보, 기둥, 축과 같은 구조 부재의 응력과 변형을 계산하기 위해 다양한 방법을 참고한다. 이러한 방법들은 구조물에 작용 하중가 가해졌을 때의 반응과 그 항복강도(en:yield strength), 극한강도(en:ultimate strength), 영률, 푸아송비 따위의 물질의 특성을 고려하는 다양한 파괴 유형의 실현 가능성을 예상하기 위해 동원된다. 또한 기계적 요소의 거시적인 특성들, 즉 그 길이, 너비, 강도, 경계 조건 같은 기하학적 특성들과 구멍과 같은 기하학상의 급격한 변화가 고려된다. 완전한 형태의 이론은 구조의 1차원, 2차원적인 부재들의 작용을 고려하면서 형성되기 시작했는데, 부재에 작용하는 응력의 상태는 2차원적으로 근사될 수 있고, 그리고는 자재의 탄성, 소성 작용에 대한 보다 완전한 이론을 만들어내기 위해 3차원상으로 일반화시킬 수 있다. 스테판 티모셴코는 재료역학을 설립하는 데 제일 큰 영향을 끼친 선구자이다.