챕터 1. 기계설계기초(2)

 (6) 프와송비

     탄성한도 내에서는 가로와 세로의 변형률의 비가 같은 재료에서는 항상 일정한 값을 갖는다. 기호로는 μ 또는 ν 라 한다.

     고무의 경우는 μ=0.5이며, 체적의 변화가 없다.

     세로탄성계수(E), 횡탄성계수(G), 체적탄성계수(K), 프와송수(m) 사이 관계식은 mE=2G(m+1)=3K(m-2) 와 같다.

 (7) 허용응력과 안전율

  1) 허용응력

     안전하게 여유를 두고 제한한 탄성한도이하의 응력이고 재료를 사용하는데 있어서 허용할 수 있는 최대응력

     극한강도>항복점>탄성한도>허용응력≥사용응력

  2) 안전율(안전계수)

     기계에 작용하는 재료의 설계상 허용응력을 정하기 위한 계수

     - 정하중이 작용하는 연강과 같은 연성재료는 항복점을 기준강도로 한다.

     - 정하중이 작용하는 주철과 같은 취성재료는 극한강도를 기준강도로 한다.

     - 반복하중이 작용하면 피로한도를 기준강도로 한다.

     - 고온에서 정하중이 작용할 때에는 크리프한도를 기준강도로 한다.

     - 좌굴이 예상되는 긴 기둥에서는 좌굴응력을 기준강도로 한다.

 (8) 응력집중

     단면형상이 변화하면 그 부분에서 응력은 불규칙하며 국부적으로 매우 증가하게 되어 응력의 집중현상이 나타난다.

    응력집중계수= 최대응력/평균응력 or 공칭응력

     같은 형상의 노치인 경우에는 일반적으로 인장>굽힘>비틀림 순으로 응력집중계수가 크다.

     응력집중 경감대책

     - 필렛부의 곡률반지름을 크게, 단면 변화가 완만하게 변화하도록 테이퍼 지게

     - 축단부 가까이에 2~3단의 단부를 설치

     - 단면변화부분에 보강재를 결합

     - 단면변화부분에 숏피닝, 롤러압연처리, 열처리

2. 재료의 파손

     1. 최대주응력설

      가장 큰 인작응력이 재료의 인장강도나 항복점과 같게 되면 재료는 파손된다는 학설로 취성재료의 분리파손과 일치

     2. 최대변형률설

      연성재료에서 발생하는 단위변형률이 인장에서 생기는 항복점의 단위 변형률과 같게되면 재료가 파손한다는 학설

     3. 최대전단응력설

      재료내에 발생하는 최대전단응력이 단순인장의 경우 항복점에 해당하는 항복전단응력에 도달하면 파손이 생긴다는 학설로

     연성재료 시험결과와 일치, 최대 전단응력은 최대 및 최소주응력차의 1/2과 같을 때 파손

     4. 전단변형에너지설

      재료안에 축적되는 전단변형에너지가 단순인장시 항복점에 해당하는 전단변형에너지와 같을 떄 파손이 발생한다는 학설로

     연성재료 시험결과와 일치

     5. 변형률에너지설

      외력에 의한 재료내의 단위체적당 변형률에너지가 단순인장의 경우 항복점에 대한 단위체적당 변형률에너지와 같게 되면 파손이

     일어난다는 학설

3. 피로

 (1) 피로파괴

     반복하중의 횟수가 많으면 극한강도 또는 항복점강도보다 아주 작은 값에서도 파괴가 시작된다. 재료에 피로가 일어나 파괴되는현상

 (2) S-N(피로한도곡선)

 (3) 피로한도에 영향을 주는 요인

     노치효과, 치수효과, 표면효과, 압입효과