[ 재료역학 ] 하중이란? 응력이란? 개념 요약

오늘은 재료역학의 내용 중,

하중 및 응력에 대해서 알려드리고자 합니다.

 

기계를 다루고, 기계를 설계하고,

여러가지 실생활에서 적용되는 내용으로,

복잡한 계산식 보다는

"개념을 이해한다"

라는 느낌으로 보시면 좋을 것 같습니다.

 

개념을 먼저 이해하고,

전공서적, 강의를 접하게 된다면

보다 더 빠르게 목표를 이룰 수 있으리라

생각합니다.

 

아래의 내용은

하중의 종류 및 기본 개념과 더불어,

응력의 종류 및 기본 개념입니다.

 

 

 

▣ 하중의 종류

 

 1-1. 변화 상태에 따른 분류

- 정하중(Static load) : 인장하중, 전단하중, 압축하중, 토크 등

 ★Point -> 정지 물체에 -> 힘의 크기, 방향, 작용점 일정

 

- 동하중(Dynamic load) : 반복하중, 충격하중, 이동하중, 교번하중

 ★Point -> 힘의 크기, 방향 및 작용점이 시간에 따라 변화

 

 1-2. 분포 상태에 따른 분류

  - 집중하중

 ★Point -> 하중 분포가 하나의 하중점에 집중

 

  - 분포하중 : 균일분포하중, 불균일분포하중

 ★Point -> 표면이나 선에 연속적으로 분포

 

 1-3. 작용 부위에 따른 분류

   - 표면하중 : 압력, 하중

   - 물체력 : 중력, 관성력, 원심력

 

▣ 보(Beam)의 종류              

외팔보와 단순보

▣ 분포하중

균일 및 불균일 분포하중

▣ 응력이란?

 - 기계 또는 구조물에 외력인 하중이 작용 시,

   작용부분은 운동을 일으키려 한다.

   이 때, 인접 부위와는 응집력 또는 반발력이 있게 된다.

   가상 단면을 자른다고 생각 할 때,

   단위면적당 작용하는 힘0을 응력(Stress)라고 한다.

 

 ★Point -> "적용하는 외부 하중 때문에 재료가 스트레스를 받는다"

 ★Point -> 응력의 단위 : Pa 또는 N/m2

 

인장하중

 

▣ 응력의 종류

 

 1. 수직응력

 

 - 재료가 수직하중(인장or압축)을 받았을 때, 재료 내부에서 발생하는 응력.

   인장하중 : 재료가 축방향으로 길이가 늘어나도록 당기는 하중

   압축하중 : 재료가 축방향으로 길이가 줄어들도록 미는 하중.

★Point -> 수직응력 = 수직하중이 작용한 재료에 발생하는 응력

★Point -> 부호 :  σ (Sigma)

★Point -> 수직응력 σ = P/A (축방향 하중 N / 단면적 m2)

 

 2. 전단응력

- 재료가 전단하중을 받았을 때 재료 내부에서 발생하는 응력

★Point -> 볼트로 조립 된 두 판을 양쪽으로 당길 때,

               볼트단면에 받는 응력

★Point -> 부호 : τ (tau)

★Point -> 전단응력 τ = V/A ( 단면적에 평행한 힘 N / 단면적 m2)

 

▣ 하중의 방향, 숫자에 따른 응력의 종류

하중의 방향 등에 따른 종류

1. 단순응력 : 한 단면에 1개의 적용하는 응력

2. 조합응력 : 한 단면에 2개의 적용하는 응력

3. 비틀림응력 : Shaft에 회전 토크 (T:회전력)가 걸릴 때, 비틀리려는 힘 (전단응력의 일종)