주 메뉴 열기

바뀜

44 바이트 제거됨 ,  5개월 전
'''재료역학'''(材料力學, Strength of materials, mechanics of materials)은 기계, 건축물, 다리 따위의 구조물을 이루는 재료의 역학적[[역학 (물리학)|역학]]적 성질을 연구하는 학문이다. 재료역학의 주 목적은, 구조물의 안전한 설계에 있어서 핵심이 되는 거동 해석을 위해 필요한, 구조물 및 그 부재들에 작용하는 하중에 따른 [[응력]], [[변형]]과 [[변형률]]을 결정하는 것이다.
 
재료역학은 [[응용역학|응용]][[역학 (물리학)|역학]]의 분야로서 여러 종류의 하중에 대한 고체의 거동을 다루는 학문이다. 여기서 [[고체]]란 보통 [[공학]] [[재료]]로 사용되는 [[축하중]](axial load)이나 [[비틀림]]을 받는 봉, [[휨|굽힘]]을 받는 [[보]], [[물리적 압축|압축]]을 받는 [[기둥]] 등을 뜻한다. 일반적으로 [[질점]]이나 [[강체]]를 다루는 [[정역학]]이나 [[동역학]]과 비슷하지만, 그 다루는 대상이 다르다. 재료역학은 [[토목공학]], [[기계공학]], [[건축공학]] 등의 여러 공학 분야와 관련이 있다. 보통 보, 기둥, 축과 같은 구조 부재의 응력과 변형을 계산하기 위해 다양한 방법을 참고한다. 이러한 방법들은 구조물에 작용 하중가 가해졌을 때의 반응과 그 [[항복강도]]([[:en:yield strength]]), [[극한강도]]([[:en:ultimate strength]]), [[영률]], [[푸아송비]] 따위의 물질의 특성을 고려하는 다양한 파괴 유형의 실현 가능성을 예상하기 위해 동원된다. 또한 기계적 요소의 거시적인 특성들, 즉 그 길이, 너비, 강도, 경계 조건 같은 기하학적 특성들과 구멍과 같은 기하학상의 급격한 변화가 고려된다.
 
완전한 형태의 이론은 구조의 1차원, 2차원적인 부재들의 작용을 고려하면서 형성되기 시작했는데, 부재에 작용하는 응력의 상태는 2차원적으로 근사될 수 있고, 그리고는 자재의 탄성, 소성 작용에 대한 보다 완전한 이론을 만들어내기 위해 3차원상으로 일반화시킬 수 있다. [[스테판 티모셴코]]는 재료역학을 설립하는 데 제일 큰 영향을 끼친 선구자이다.
[[안전한계]]([[:en:Margin of Safety]]) 또한 때때로 설계 기준으로 쓰인다, 이는 MS = 파괴 하중/(안전율 × 예상 하중) − 1 로 정의된다.
 
예를 들면, 4의 안전율을 만족시키려면, AISI 1018 steel의 허용 응력(allowable stress)은 <math>R = UTS/FS</math> = 440/4 = 110 MPa 또는 <math>R</math> = 110×10<sup>6</sup> N/m<sup>2</sup>로 계산될 수 있다. 이러한 허용 응력은 "설계 응력(design stress)", "존재 응력(working stress)"이라고도 불린다.
 
재료의 극한점이나 항복점의 값에서 유도된 설계 응력은 정역학적 하중이 가해질 때만 안전하고 믿음직하다. 대부분의 기계 부분은 지속적이지 않고 계속해서 변동하는 하중이 가해질 때, 설령 그로 인해 생겨난 응력이 항복점 밑이더라도 파괴된다. 파괴는 항복의 징후가 거의 또는 전혀 없는 상황에서 일어난 취성 균열로 인해 야기된다. 하지만 응력이 "피로 응력" 혹은 "내구 한계 응력" 미만을 유지한다면 부품은 영원히 부러지지 않을 것이다. 순 반전(반복) 응력은 각각의 작동 주기 동안 크기가 같은 음양 최대 응력 사이에서 번갈아 바뀌는 것이다. 순 반복 응력의 경우 평균 응력은 0이다. 부분에 반복 응력, 즉 응력 범위(stress range, Sr)가 가해진다면, 응력의 강도가 재료의 항복 강도보다 낮을지라도 응력 역전(stress reversal, N)의 횟수만큼 응력이 가해진 이후에는 부분의 파괴가 일어나는 것이 관찰되었다. 일반적으로 응력 범위가 높을수록 파괴되기 위한 역전의 횟수는 낮다.
[[분류:재료역학| ]]
[[분류:건설공학]]
[[분류:변형 (공학)]]
[[분류:응집물질물리학]]
[[분류:변형 (공학)]]