1. 응력/변형력 (Stress, σ) 이란?
ㅇ 물체가 어떻게 힘을 느끼는가에 대한 물리량
- 즉, 물체의 한 요소가 그 주위 요소로부터 어떻게 힘을 받는가를 말함
. 구체적으로, 물체 내 한 점을 지나는 특정 평면에 작용하는, 내력의 세기
ㅇ 만일, 외력에 저항하는 내력이 단면(내부 평면)에 균일하게 작용한다고 가정할 때,
- 그 총합은 외력과 같으며,
- 이때의 단위 면적 당 내력을 응력(변형력) 이라고 함
2. 응력/변형력의 정의
ㅇ 정의
- 물체에 변형을 일으키는 `단위 면적당 힘/변형력`
- 또는, 하중에 의해 재료 내부에 생기는 `저항력/내력`
. 그에 견뎌내는 내력(耐力) 즉,`단위면적당 저항력`
* 한편, 물체 내부의 한 점에서는,
. 변형 외력(外力)과 변형 내력(內力)이 같음 (즉, 구분이 안됨)
ㅇ 표현식 및 단위
- σ (변형력) = (외력) / (단면적)
= F / A [N/㎡ = Pa] 또는 [N/㎟ = MPa(파스칼)]
※ 기계공학에서는, 응력 또는 변형력을,
- 재질(재료 물성)과 관련시킴이 없이,
. 즉, 독립적으로, 마치 압력과 유사하게,
- 단지 `하중(F,힘)`과 `형상(A,면적)`에 의해서 만 정의함으로써,
- 기계 구조물의 구조 형상 설계에 특화된,
. 매우 유용한 파라미터로 삼을 수 있게 함
3. 응력/변형력의 경험 관계식
ㅇ (탄성한계 내에서) 응력/변형력(Stress) ∝ 변형(Deformation)
- 변형력을 제거하면 원래의 크기,모양으로 되돌아감
ㅇ (탄성한계 내에서) 응력과 변형률 사이에 선형 관계를 갖음
- (응력 또는 변형력 σ) = (탄성계수 E) x (변형률 ε : 단위 길이 당 치수 변화) [N/㎡]
※ 의존성 관계
- 응력(변형력) : 변형을 느끼는 단위면적당 힘/내력 (재료의 구성에 의존)
- 변형률 : 변형량과 원래 치수와의 무 차원 比 (재료의 변형 比에 의존)
- 탄성계수 : 탄성 변형에 저항하는 재료의 성질 (재료의 물성에 의존)
4. 수직,수평 응력(변형력)의 구분
※ ☞ 응력 구분 참조
- 수직 응력/법선 응력(Normal Stres)/축 응력(Axial Stress) σn
- 수평 응력/접선 응력(Tangential Stress)/전단 응력(Shear Stress) σt
- 공칭 응력, 참 응력
ㅇ 물체에 작용하는 한 점에서의 응력 상태에 대한 묘사는,
- 그 점에 위치하는 재료 요소 면에 작용하는 6개의 독립적인 수직 응력,전단 응력 성분들에 의함