Stress Strain Diagram   응력 변형률 선도

1. 응력 변형률 곡선/관계/선도

  ※ 재료의 기하학적 형상(치수,모양)과는 상관없이, 기계적 성질을 보여줌

    

  ㅇ 선형 탄성 거동
     - 보통, 고체는 작은 변형률(0.001 또는 0.1% 이하)에서는,
     - 선형적인 탄성 거동을 보임
        . σ = ε E (σ : 응력, ε : 변형률, E : 탄성계수)   
     - 즉, 응력 - 변형률 곡선이 다음과 같이 선형적인 기울기를 갖음 

            

  ㅇ 소성 변형 거동
     - 하중이 항복점 이상으로 증가하면, 더이상 응력,변형률 관계가 선형적이지 않으며,
     - 소성 변형(영구 변형)되기 시작함


2. 응력,변형률 곡선의 상의 특징

  ㅇ 탄성 계수 
     - 응력 변형률 곡선 상의 기울기를 탄성계수(E [N/㎟]) 라고 함
 
  ㅇ 탄성 에너지율
     - 응력 변형률 곡선 아래 면적을, 탄성 에너지율(Modulus of resilience) 이라고 함
        . 물체가 탄성적으로 저장 가능한 비 에너지(Specific Energy)
        . 단위 : 단위 체적 당 에너지 [N-m/㎥]


3. 구조용 강(연강)의 응력-변형률 선도 예시

   

  ㅇ 구조용 강 (연강,저 탄소강)  : 재료역학에서 가장 보편적
     - 큰 소성 변형률을 수반하는 뚜렷한 항복점 존재
	. 선형 영역에서 소성 변형 영역으로 급격하게 천이됨
     - 파괴 발생 전 현저한 변형이 일어나, 보수 기회 부여
     - 파괴 전 변형 에너지 많이 흡수
     - 저 탄소강 : 약 0.2% 탄소 함유하는 철 합금
     - 연성 재료로 분류

  ㅇ 항복 응력 (yield stress), 항복 강도 (yield strength)
     - 영구 변형을 시작할 때의 응력이며, 탄성한계의 실제적인 근사값임

  ㅇ 극한 응력 (ultimate stress), 극한 강도 (ultimate strength)
     - 견딜 수 있는 최대의 응력 (초과하면 재료가 파괴됨) 
        . 응력 변형률 선도에서 최대 응력 지점. 이 지점 이후 네킹(necking) 발생

  ㅇ 네킹 (Necking)
     - 인장시험시, 응력 변형률 곡선에서, 
     - 선형구간을 넘어서면, 길이방향으로 균일하게 눌어나며, 단면적이 감소함 
     - 이후 더욱 부하를 가하면, 시험편 일부분 만이 늘어나 가늘어져, 병목 모양이 되며, 
        . 이외의 부분은 거의 변형되지 않는 현상
     - 한편, 만일, 더욱 부하를 가하면, 파단(분리)되며, cup-and-cone 형태를 띔
        . 한쪽 파단면이 컵(cup), 다른쪽 파단면은 콘(cone) 형태가 되며.
        . 이는, 연성 재료의 인장시험에서 많이 관찰되는 현상임