응력(stress)은 내부에 생기는 저항력 [kg/cm2]이고, 변형률[moduls of strain]은 단위 길이에 대한 변형량이다.
하중(load)의 종류
하중이 작용하는 방향에 따른 분류
인장(tension) 하중 : 재료를 축선 방향으로 늘어나게 하려는 하중
압축(compression) 하중 : 재료를 누르는 하중
비틀림( torsion) 하중 : 재료를 비틀려고 하는 하중
휨(bending) 하중 : 재료를 구부리는 하중
전단(shearing) 하중 : 재료를 가위로 자르려는 것 같은 하중
하중이 걸리는 속도에 의한 분류
정 하중 : 시간에 따라서는 크기가 변하지 않거나 변화를 무시할 수 있는 하중
동 하중 : 하중의 크기가 시간과 더불어 변화하는 하중으로, 계속적으로 반복되는 반복 하중(repeated load), 하중의 크기와 방향이 바뀌는 교번 하중(alternate load), 그리고 순간적으로 충격을 주는 충격하중(impact load)이 있다.
분포 상태에 의한 분류
집중 하중 : 전하중이 부재의 한 곳에 작용하는 하중
분포 하중 : 전하중이 부재의 특정 면적 위에 분포하여 걸리는 하중으로 등분포 하중과 부등분포 하중이 있다.
응력의 단위
내부에 생기는 저항력으로 단위 면적당 크기로 표시한다. 단위는 kg/mm2를 사용한다. 응력의 종류는 다음과 같다.
인장 응력(tensile stress) : 인장력 W(kg), 하중에 직각인 단면적을 A(cm2)라 하면, 인장 응력at
압축 응력(compression stress) : 압축 응력 ac
전단 응력(shearing stress) : 전단력W가 작용 했을 때 , 전단 응력 t
변형률 이란, 단위 길이 및 부피에 대한 변형량을 말한다.
변형률의 종류
작용 하중 따라서 인장. 압축. 전단 변형률이 있다.
1. 인장 변형률(tensile strain) : 인장 하중 W가 작용하면 늘어나서 변형이 생긴다.
2. 압축 변형률 : 여기서 직각 방향의 변형률을 가로 변형률(lateral strain)이라고 한다.
3. 전단 변형률 : 전단력W에 의하여 재료가 A'B'CD로 변형률(shearing strain)이라고 한다.
4. 부피 변형률(bulk strain) : 물체가 액체 속에 잠겨서 그 주위에서 압력을 받으면 부피에 변화가 생기는데, 부피의변형량과
처음 부피와의 비를 부피 변형률이라고 한다.
후크의 법칙과 탄성률
1. 후크의 법칙(Hook's law) : 비례 한도 범위 내에서 응력과 변형은 비례하는데 이것을 후크의 법칙이라 한다.
2. 세로 탄성계수 : 축하중을 받는 재료에 생기는 수직응력을 그 방향을의 세로 변형률을 이라 하면 후크의 법칙이라 한다.
3. 가로 탄성계수 : 전단 하중을 받는 경우의 재료에서도 한도 이내에서 후크의 법칙이 성립한다.
하중과 변형의 관계
연강의 시험편을 인장 시험기에 걸어 하중을 작용시키면 재료는 변형한다.
1. 비례한도 : 직선부로 하중의 증가와 함께 변형이 비례적으로 증가한다.
2. 탄성한도 : 응력을 제거했을 때 변형이 없어지는 한도를 탄성한도라 하며 이상 응력을 가하면 응력을 제거해도 변형은 완전히
없어지지 않는다. 이 변형을 소성 변형이라 한다.
3. 항복점 : 응력이 증가하지 않아도 변형이 계속해서 갑자기 증가하는 점이다.
4. 인장강도 : 최대응력 점으로 응력을 변화하기전의 단면적으로 나눈 값을 인장강도로 한다.
5. 기타 재료의 응력 변형 곡선 : 연강 이외의 재료를 인장 시험한 응력 변형 곡선으로 항복점이 없는 것이 특징이다.
푸아송의 비 : 탄성한도 이내에서의 가로와 세로 변형률의 비는 재료에 관계없이 일정한 값이 된다. 이것을 푸아송의 비라 한다.
열응력 : 모든 물체는 온도가 상승하면 팽창하고 내려가면 수축한다. 그 수축량은 보통 온도 범위에서는 온도차에 비례한다.
이 때 신축이 방해되면 재료 내부에 응력이 생기는데 이것을 열응력이라고 한다. 이 응력을 이용한 것이 가열 끼우기
shrinkage fit 이며, 두 부품을 연결할 때 이용한다.