재료 역학의 개요(1): 재료 역학부터 하중의 분류까지

재료 역학: 외력에 의한 재료 내부의 영향, 즉, 재료의 파괴에 대한 저항(강도: strength)을 고찰하는 학문

l 재료의 내적 변화

  1. 변형: deformation / 변형률(strain)으로 나타냄

 

  2. 힘에 대한 저항: resisting / 응력(stress)으로 나타냄

 

l 변형의 유형

  1. 탄성(elasticity): 외부의 힘으로 변형이 발생된 물체가 힘을 제거했을 때, 원래의 모양으로 되돌아가려는 성질.

      A. EX) 고무, 스프링

      B. 일정한 모양이 있는 고체에서만 나타나는 성질

 

   2. 소성(plasticity): 외부의 힘으로 변형이 발생된 물체가 힘을 제거했을 때, 원래 상태로 되되돌아 오지 않은 상태/ 영구적 변형

l 하중: 물체에 작용하는 외부의 힘

   1. 작용 상태에 따른 하중 분류

      A. 축방향 하중[=수직 하중](Axal load=normal load): 재료의 축(수직)방향으로 작용하는 하중

         i. 인장 하중(tensile load) : 재료를 축방향으로 잡아당기는 방향으로 작용하는 하중

         ii. 압축 하중(compressive load) : 재료를 축방향으로 누르는 방향으로 작용하는 하중

 

      B. 전단 하중(shear load): 재료의 축의 수직방향으로 작용하는 하중

 

      C. 굽힘하중(bending load): 재료를 구부릴 때, 작용하는 하중

 

      D. 비틀림 하중(torsional and twisting load): 재료를 비틀릴 때, 작용하는 하중

 

    1. 작용시간에 따른 하중 분류

 

        A. 정하중:

            i. 시간따라 크기와 방향이 변화하지 않음

            ii. 시간따라 크기와 방향이 변화 할 경우, 무시할 수 있을 정도의 하중

 

       B. 동하중: 시간에 따라 하중의 크기나 방향이 변함.

            i. 반복하중: 연속적으로 크기가 다른 힘이 반복하여 작용하는 하중.

            ii. 교번하중: 시간에 따라 크기 방향이 변하는 하중, 진동현상 발생으로 중첩 현상 발생가능

            iii. 충격하중: 순간적으로 충격을 주어 큰 하중이 작용되는 하중.

 

    2 하중 분포상태에 따른 분류

 

        A. 집중하중: 하중이 특정한 곳에 집중되어 나타남

        B. 분포하중: 하중이 일정한 길이나 면적으로 분포하여 작용되는 하중

        C. 이동하중: 물체 위를 이동해서 작용하는 하중

            i. EX) 열차가 지나갈 때, 철도가 받고 있는 하중