기술사 시험 공부 - 하중과 응력 및 변형률 (Load, Stress & Strain)
1. 하중 (荷重, Load)의 종류
1) 정하중 (Static Load)
① 수직하중 (normal load)
- 인장하중 (tensile load)
- 압축하중 (compressible load)
② 전단하중 (shearing load)
2) 동하중 (dynamic load)
① 충격하중 (impulsive load)
② 반복하중 (repeated load)
- 교번(양진)하중 (alternate load)
- 편진하중 (pulsating load)
③ 변동하중 (varying load)
※ 충격하중(Impulsive Load) : 충격하중에 의해서 생기는 응력은 그 하중이 정적으로 작용한 경우에 비해서 크며 탄성론에 의하면 2배 또는 그 이상으로 된다. 그러나 실제로는 에너지의 일부가 소리나 열에너지로 변하고 또 접합부에서의 마찰일로도 흡수되므로 가벼운 충격에서는 1.25~1.5배, 강한 충격에서는 2~3배 정도로 생각하면 된다.
2. 탄성과 소성(Elasticity, Plasticity)
1) 탄성 (彈性, elasticity)
변형되었다가 원래의 상태로 되돌아오려는 성질
※ 탄성한도(elastic limit): 영구변형(permanent set)이 없는 한도를 의미함. 선형(linear) 또는 비선형(non linear) 일수 있음. 탄성과는 다름.
2) 소성 (塑性, plasticity)
영구변형이 존재. 항복점을 기준으로 소성으로 인정
※ 항복점(yield point): 하중을 더주지 않아도 늘음량이 많은 지점. 항복점이상의 경우 “강도”라는 용어가 들어감. 영구변형이 있는값을 의미함.
3. 응력 (應力, Stress)
① 정의: 단위면적당 작용하는 힘
② 분류:
- 수직응력(normal stress);
. 인장응력 (tensile stress)
. 압축응력 (compressible stress)
- 전단응력(shear stress);
③ 단위:
4. 변형률 (變形率, Strain)
① 정의: 변형전의 치수에 대한 변형량의 비
② σ(수직응력)에 의한 변형률;
- 종변형률(longitudinal strain);
- 횡변형률(lateral strain);
※ 포와송비(poisson’s ratio); (m: 포아송의 수)
③ τ(전단응력)에 의한 변형률;
④ 체적변형률;
인장을 하면 체적이 늘고 압축을 하면 체적은 준다. 완전탄성체인 고무등은 체적변화가 없다.
※ 후크의 법칙(Hook’s Law)
정의: 탄성한도내에서 응력과 변형률은 비례한다.
※ 로프의 연신량 계산식 및 식의 유도
5. 응력-변형률 선도 (Stress-Strain Diagram)
A 비례한도(propotional limit)
A’ 탄성한도(elastic limit)
B 상항복점(upper yield point)
C 하항복점(lower yield point)
E 극한강도(ultimate strength)
F 파괴강도 (breaking strength)
G 진응력변형률선도 (true
stress-strain curve)
H 공칭응력변형률선도(nominal
stress- strain curve)
C~E 변형경화(strain hardening)
E~F 넥킹(necking)
2024.1.18.
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