전체 글61 응력 집중(Stress Concentration)과 파손의 시작 단단한 금속 막대도 어느 날 갑자기 툭 부러질 때가 있습니다. 외부 하중이 일정했는데도 특정 지점에서만 파손이 일어난다면,그건 재료가 약해서가 아니라 ‘응력이 집중되었기 때문’입니다. 응력 집중은 재료역학에서 매우 중요한 개념입니다. 눈에 잘 보이지 않는 미세한 모서리나 구멍, 혹은 단면의 변화가 전체 구조의 강도를 크게 떨어뜨릴 수 있기 때문이죠. 오늘은 이 보이지 않는 힘의 불균형, “응력 집중”의 원리를 이야기해보겠습니다. 응력이란 무엇인가 다시 짚어보기 응력은 외력이 작용할 때 재료 내부에 생기는 저항력입니다. 이 힘이 재료 전체에 균등하게 분포한다면 아무 문제 없습니다. 하지만 실제 구조물은 완벽한 균일체가 아닙니다. 모서리가 있거나, 구멍이 뚫려 있거나, 단면이 갑자기 바뀌면 응력이 고르게.. 2025. 12. 11. 좌굴(Buckling)과 구조물의 안정성 건물을 지탱하는 기둥, 다리를 떠받치는 기둥, 그리고 책상 다리처럼 우리 주변의 모든 구조물에는 공통적인 긴장감이 숨어 있습니다. 겉보기엔 단단히 서 있는 듯하지만, 특정한 조건에서 기둥은 갑자기 옆으로 휘며 무너집니다. 이 현상을 좌굴(Buckling)이라고 합니다. 좌굴은 재료가 약해서가 아니라, 하중이 작용하는 방향과 형태의 불안정성 때문에 일어나는 현상입니다. 오늘은 “기둥이 왜 버티다가 갑자기 휘어지는가?”를 감각적으로 이해해보겠습니다. 좌굴이란 무엇인가?좌굴은 기둥이나 얇은 판 같은 부재가 축 방향의 압축력을 받을 때 더 이상 직선을 유지하지 못하고 옆으로 휘어지는 현상을 말합니다. 즉, 강도는 충분하지만 ‘형태적으로 불안정해서’ 갑자기 변형이 커지며 구조가 붕괴되는 것입니다. 이것이 좌굴.. 2025. 12. 11. 단면 2차 모멘트의 개념과 실제 역할 같은 재료, 같은 길이의 막대라도 누군가는 쉽게 휘어지고, 누군가는 놀라울 정도로 단단하게 버텨냅니다. 이 차이를 만드는 핵심 요인은 단순히 재료의 강도가 아닙니다. 바로 단면의 형태, 즉 ‘단면 2차 모멘트(Area Moment of Inertia)’ 때문입니다. 이 값은 구조물이 얼마나 잘 휘거나 버틸지를 결정하는 ‘형태의 강도’를 나타내는 물리량입니다. 오늘은 이 개념을 공식이 아닌 감각적으로 이해해 보겠습니다. “단면이 다르면 강도도 다르다”는 말의 의미얇은 자를 가로로 세워서 누르면 금세 휘어지지만, 세로로 세워서 누르면 훨씬 단단하게 느껴집니다. 재료는 같고 두께도 같은데, 단면의 방향만 바뀌었을 뿐인데 강도가 이렇게 달라지는 이유가 바로 단면 2차 모멘트의 차이입니다. 즉, 재료의 탄성이.. 2025. 12. 10. 전단력(Shear Force)의 개념과 실제 작용 원리 이전 글에서 우리는 보(Beam)가 하중을 받으면 휘어지며 내부에서 굽힘 모멘트가 생긴다는 이야기를 했습니다. 그런데 구조물은 단순히 휘는 것만이 아니라, 하중을 받는 순간 내부에서 서로 미끄러지듯 움직이려는 힘도 생깁니다. 이 힘이 바로 전단력(Shear Force)입니다. 전단력은 구조물이 끊어지지 않고 형태를 유지하게 하는 숨은 주역입니다. 겉보기에는 단단한 철빔도, 실제로는 이 전단력에 의해 내부가 끊어지지 않도록 버티고 있는 것이죠. 지금부터 그 작용 원리를 천천히 살펴보겠습니다. 보가 하중을 받을 때, 내부에서는 무슨 일이 일어날까?긴 철제 빔 위에 하중이 작용하면, 빔 전체에 걸쳐 압축과 인장이 발생하며 휘어집니다. 하지만 그뿐만 아니라, 상하 층 사이에서 미세하게 서로 미끄러지려는 힘이.. 2025. 12. 10. 보(Beam)의 굽힘 모멘트란? 우리가 매일 밟고 걷는 바닥, 도로 위의 다리, 집 안의 천장 속에도 눈에 보이지 않는 하나의 공통된 부재가 들어 있습니다.바로 ‘보(Beam)’입니다. 이 보는 하중을 지탱하고 구조물을 안정적으로 유지시키는 역할을 하죠. 그런데 이 보가 단단하게 버티는 과정에서는 내부적으로 ‘굽힘 모멘트’라는 힘이 발생합니다. 이 개념을 이해하면, 구조물이 왜 휘어지고, 왜 특정한 모양으로 설계되는지 한눈에 알 수 있습니다. 보에 하중이 작용할 때 일어나는 일길게 가로로 놓인 막대를 상상해보세요. 그 위에 무게가 실리면, 막대의 가운데 부분이 살짝 아래로 처집니다. 겉보기에는 단순히 ‘휘었다’라고 말할 수 있지만, 사실 내부에서는 매우 복잡한 반응이 일어나고 있습니다. 보의 윗부분은 눌리면서 압축되고, 아래쪽은 당.. 2025. 12. 10. 응력과 변형의 관계, 그림으로 이해하기 기계나 구조물이 외부의 힘을 받으면, 겉보기에는 단단해 보여도 내부에서는 작은 변형과 응력이 동시에 발생합니다. 이 미세한 변화가 쌓이면 파손으로 이어지기 때문에, 이를 이해하는 것이 재료역학의 출발점입니다. 오늘은 ‘응력(Stress)’과 ‘변형(Strain)’의 관계를 시각적으로 풀어보며, 물체가 받는 힘과 형태 변화의 상관관계를 직관적으로 알아보겠습니다. 응력(Stress)이란 무엇인가?응력은 외력이 작용할 때 재료 내부에 생기는 저항력의 세기를 의미합니다. 쉽게 말해, “재료가 버티는 힘”이라고 볼 수 있습니다.응력(σ) = 하중(F) ÷ 단면적(A)단면이 작을수록 응력은 커지고, 이는 곧 재료가 더 큰 부담을 받는다는 뜻입니다. 예를 들어 같은 무게를 얹어도 얇은 철판이 쉽게 휘어지는 이유는.. 2025. 12. 9. 이전 1 ··· 7 8 9 10 11 다음
