고체, 재료 역학 요약

https://www.youtube.com/watch?v=vFakKdsv2l4

역학 = 힘을 받고 있는 물체의 상태를 다루는 물리학의 한 분야

응력 - 외력이 작용할 때 발생하는 내력을 단위 면적에 대해 나타낸 힘 
인장, 압축, 전단, 굽힘, 비틀림이 있다.
콘크리트 - 인장에 약하고 압축에 강하다
철근 - 인장에 강하다 
콘크리트에 철근을 붙이면 인장에 약한 부분 보완 가능

토크, 모멘트 - 힘과 거리의 곱 = 외각에서 크게 걸린다.

하중 - 재료에 외부로부터 작용하는 힘 = 외력 

정하중 - 수직, 전단
동하중 - 반복, 충격, 교번(크기와 방향이 변화)

 

강도 - 소성변형(항복, 파단)에 저항할 수 있는 최대 응력 

강성 - 탄성 변형에 저항하는 정도

경도 - 재료 표면의 손상에 저항 
경도는 강도와 연관있다 - 소성변형이 표면에서 시작된다.

 

연성 - 파괴되지 않고 늘어나는 성질 = Ductile

취성 - 영구변형 되지 않고 파괴 = Brittle

 

탄성 - 외력을 제거했을 때 원상태로 돌아가려는 성질
소성 - 외력을 제거해도 원 상태로 돌아가지 않는다.
항복점 - 탄성 -> 소성 

 

https://www.youtube.com/watch?v=5BtB30pbkHc

파괴
자연 파괴 - 정적 하중을 가하여 고온에 장시간 노출 시킬 때 응력과 온도에 항복하기 전 파괴되는 현상
취성 파괴 - 소성 변형 동반 없이 파괴되는 현상으로 불안정적이며 급진적 ex)분필, 유리
응력 부식 - 인장응력이 부식성 환경과 만나 금속 내부에 미세 균열이 발생하여 부식이 촉진
피로 파괴 - 외력이 반복적으로 가해지면 시간이 경과된 후 재료가 파괴되는 현상

피로파괴 영향 감소 법
응력 집중 피하기
거친 표면, 잔류 인장 응력 제거
부식 피하기
표면 강도 높이기

 

크리프 - 응력이 일정할 때 시간에 따라 변형이 증가하는 현상
고온에서 변형이 급속도로 증가할 수 있다.

 

푸아송 비(Poisson) - 인장력에 따라 늘어날 때 가로, 세로 변형률 비
금속 0.2~0.3 콘크리트 0.1~ 0.2
0.5가 넘어가면 부피가 감소하는 현상으로 발생할 수 없다.

 

소성가공 - 소성을 이용해 변형시키고, 가공하는 방법
단조 - 재료 가열 후 두들기고 압축
압축 - 거푸집에 넣은 뒤 압력을 가하여 구멍으로 밀어내는 방법
압연 - 2개의 롤 사이에 재료를 통과하여 단면을 압연
판금 - 프레스를 통해 판 모양으로 금속을 가공
전조 - 회전하는 나사의 거푸집에 소재를 통과시킨 후 압력을 가하여 가공 ex) 나사, 기어

주조 - 열로 녹인 후 주형에 주입하여 원하는 모양으로 만들기 

프레스 가공 - 프레스에 의한 소성 가공
전단, 성형, 압축

 

잔류 응력 - 소재가 변형된 후 응력이 제거 되어도 소재에 남아있는 응력 
인장 잔류 응력(표면) - 피로 수명과 파괴 강도 저하 
압축 잔류 응력(내부) - 피로 수명, 강도 수명 향상

열 응력 - 열에 의한 재료의 늘어나거나 줄어듦으로 인한 응력 
축 방향 변형률은 없다.

 

열처리 - 가열, 냉각 등 조작을 적당한 속도로 하여 재료의 특성 개량
담금질 - 급냉(경도 및 강도 증가)
뜨임 - 담금질 후 다시 가열하여 및 냉각(표면 잔류 응력 제거)
풀림 - 적당한 온도까지 가열 뒤 유지후 서냉 (내부 응력 제거, 냉간 가공성 향상)
불림 - 적당한 온도까지 가열 뒤 유지후 공기중 냉각 (내부 응력 제거, 결정 조직 미세화)

 

후크의 법칙 - 물체에 가해진 하중과 그로 인해 발생하는 변형량의 관계
탄성 한도 내에서 응력과 변형률은 비례하고, 신장량은 힘과 길이에 비례하고, 단면적에 반비례한다.

 

자동차에서 토크!

https://www.youtube.com/watch?v=X8e-RBv3I4U