1. 1파운드는 0.4536kg

1 킬로파운드는 453.6kg

 

2. 응력이란?

단위 면적당 작용하는 힘, 축방향하중을 받는 부재의 수직응력을 계산할 수 있다.

 

3. 중심하중과 편심하중

집중하중은 P와 P'가 단면의 중심에 발생, 힘의 분포와 응력 분포가 균일.

그러나 편심하중은 단면의 내력에 하중 외에도 모멘트가 작용하며 힘의 분포와 응력분포는 균일하지 않다.

 

4. 전단응력

전단력을 전단면적으로 나눈 값, 단면에 접선 방향으로 작용.

전단응력의 분포는 균일하지 않다. 부재의 표면에는 0, 도심을 지나는중립축에서는 최대값을 가진다.

 

5. 축방향 하중 작용시 경사면의 응력

평형조건으로부터 절단된 경사면에 분포된 힘의 합력은 P와 같아야 한다.

(1) 경사면에 수직력의 합력을 전단면적으로 나누면 전단 면적에 대한 수직응력

(2) 경사면에 평행한 전단력의 합력을 전단면적으로 나누면 전단 면적에 대한 전단응력

(3) 세타가 0도이거나 90도일 때 전단력은 0이되고 세타가 45일 때 최대값을 가진다. 전단력과 수직응력은 동일해진다.

때문에 연성재료 인장강도시험에서 45도 각도 원뿔모양으로 재료가 끊어지는 것.

 

6. 설계시 고려사항

(1) 재료의 극한강도 결정

시편의 극한하중, 극한 수직응력, 극한 인장강도, 극한 전단응력, 극한 전단강도 등등

(2) 적절한 안전계수 선정

안전계수 = 극한하중/허용하중 이며

열이나 변형에의한 잔류응력

반복하중에의한 피로

취성재료인지의 유무(취성재료는 사전에 파괴된다는 어떠한 조짐도 관찰하기 어려움)

구조용강재는 파손전 항복이 일어남.

 

7. 응력-변형률 선도

크게 저탄소강(연성재료), 알루미늄강(연성재료), 취성재료 로 나눌 수 있다.

(1) 저탄소강(연성재료)

탄성구간, 소성(항복구간), 가공경화구간, 네킹구간 으로 나뉘며

네킹구간에서 파단이 일어난다.

(2) 알루미늄강(연성재료)

탄성구간, 가공경화구간, 네킹구간으로 나뉘며

네킹구간에서 파단이 일어난다.

(3) 취성재료

극한강도와 파단강도의 구별점이 없이

점점 기울기가 완만해지다가 파단되는 그래프를 보인다.

 

 

8. 변형률

단위길이당 변형량

 

9. 연신율

(파단시 최종길이-초기길이)/초기길이

이며 일반적으로 최소연신율은 21%이다.

 

10. 바우싱거효과

소재를 인장하거나 압출시킬 때

소성(항복) 영역까지 압축시켰다가 인장시키면

다시 압출시킬 때 항복강도가 작아지는 경우.

반대의 경우도 동일.

 

11. 새배낭의 원리

집중하중은 힘의 작용점 부근에 큰 응력을 발생시킴

하지만 응력과 변형률은 힘의 작용점으로부터 거리가 멀어지면

균일하게 분포한다.

 

 

12. 반복하중과 피로

하중을 탄성한도내에서 수천번, 수만번 줄 때

일반적인 파손강도보다 훨씬 낮은 응력에서 소재의 파손이 일어난다.

(정상상태 연성재료에 나타나는 취성)

 

13. 부정정

자유물체도와 평형방정식으로만 해를 구할 수 없을 경우

기하학적 변형관계식을 추가한다.

 

14. 열팽창계수

일정한 단면을 갖는 균질재료의 경우에 적용되며

열팽창률X온도 = 소재의 변형률

이라는 식이 만들어진다.

 

15. 푸아송비

-(횡방항변형률/축방향변형률)

축방향 변형률과 횡방향 변형률은 서로 반대부호를 가진다.

길어지면 가늘어지고

짧아지면 두꺼워지기 때문에.

 

 

16. 다축하중 상태에서 일반화된 훜의 법칙

균질등방성재료라는 가정이 필요하고

한 축방향으로 응력때문에 길이가 길어지면

다른 두 축 방향으로는 길이가 줄어든다는 개념이다.

 

 

17. 전단변형률

전단 변형률 세 개는 서로 영향을 받지 않는다.

 

 

18. 종탄성계수와 전단계수, 체적 탄성계수는 푸아송비에 의해 서로 영향을 받는다.

 

 

19. 응력 집중

하중을 받은 부재의 기하학적 불연속 부근에서

상대적으로 주변보다 높은 국부적응력이 발생한다.

응력집중계수 K는 시그마max/시그마ave

시그마max는 주어진 단면에서 최대 응력값.

 

 

20. 원형단면 축은 비틀림을 받아도 각각의 단면은 평면으로 유지되며 뒤틀리지 않는다.

원형축을 돌리는 토크가 동일할 때

원형축의 길이가 2배이면 비틀림각도 2배가 된다.

길면 더잘돌아가고 짧으면 더잘 안돌아간다는 뜻.

 

 

21. 전단변형률

원형축에서 원형축 중심으로부터 거리에 따라 비례관계를 유지하며 선형으로 변화한다.

 

 

22. 순수굽힘에서

보의 길이방향 수직변형률은

도심(중립면)으로부터 거리에 따라 선형적으로 변한다.

때문에 탄성범위 내 수직응력은 중립면으로 부터 거리에 선형적으로 변한다.

(응력이 탄성범위 내에 있다면 중립축은 단면의 도심을 통과한다.)

 

 

23. 여러 재료로된 부재의 굽힘

재료의 탄성계수가 서로 다르다.

탄성계수의 비 n만큼

한 쪽 부재의 길이를 n만큼 늘린다.

관성모멘트 값이 달라진다.

 

 

24. 편심 축 하중 (대칭면에 작용하는)

하중의 작용선이 횡단면의 도심을 통과하지 않을 때

중첩의 원리와 생브낭의 원리를 적용한다.

비례한도를 초과하면 안된다.

 

 

25. 편심 축 하중 응력

편심 하중이 작용할 때 단면적에는 모멘트와 힘이 작용한다.

중첩의 원리와 생브낭의 원리를 적용시키면

단면에 작용하는 힘에 대한 수직응력 + 모멘트에 대한 굽힘응력 값 = 길이방향 응력값

이 때 중립축과 도심축은 일치하지 않는다. (중립축에서 응력값은 0이다.)

 

 

26. 현실에서 부재가 하나의 평면 안에서 구부러진다고 볼 수 없다.

(비대칭굽힘이 일어남)

때문에 두 평면에서 굽힘이 일어난다고 가정하고 문제를 푼다.

 

 

27. 보의 전단력V는 보에 전단응력을 발생

보의 단면에 작용하는 수직응력은 굽힘 모멘트를 발생

순수굽힘을 받는 보는 전단응력을 받지 않는다.

수평면에 작용하는 전단력으로 단위길이당 전단력 q를 결정할 수 있다.

보에 작용하는 최대전단응력 or 최대 수직응력을 결정한 뒤 재료를 정한다.

 

 

28. 분필은 취성재료이다. 정적하중 취성재료 파손이론인 모아 이론에 따라 최대주응력이 발생하는 면에서 파손이 일어난다.

원형봉에 주응력은 45도 기울어진 면에서 발생한다.

엿가락은 연성재료파손이론인 본미쎄스 이론에 따라 최대전단응력이 발생하는 면에서 파손이 일어난다.

따라서 구조물을 비트는 방향에 따라 파손이 일어난다

 

29. 본 미쎄스 이론

조합응력에 발생하는 전단응력에서 발생하는 최대 전단변형에너지가 한계에 도달할 때 파손이 일어난다는 이론.

 

30. 트레스카 이론

조합응력에서 발생하는 전단력이 단축 인장시 파손에 이르는 전단력과 그 크기가 같아질 때 파손이 일어난다는 이론.

 

31. 모아 이론

취성재료는 주응력에 의해 파손된다는 이론

 

32. 훅스 로

응력과 변형률 or 하중과 변형량이

재료의 탄성구간에서 비례관계임을 보인 법칙

 

33. 진응력과 공칭응력

금속봉 내부에서 발생하는 응력을 계산할 때 변형되기전 초기 단면적으로 계산한 응력을 공칭응력,

변형에 따른 실제 단면적으로 계산한 응력을 진응력이라고 한다.

 

34. 항복이란? 취성재료에서 볼 수 있는가?

취성재료는 극한강도와 파단강도의 구별점이 없이

점점 기울기가 완만한 곡선을 띄다가 파단된다.

항복이란 항복강도를 넘어서면서 응력이 변하지 않거나 조금만 변해도

변형률이 마구마구 늘어남을 뜻한다. 그리고 항복응력보다 작은 적당한 응력을 허용응력으로 정한다.