전체 글61 좌굴 이후의 비선형 변형과 구조물의 복원력 기둥이 외부 압축하중을 받을 때, 어느 순간 갑자기 옆으로 휘면서 좌굴(Buckling)이 발생합니다. 우리는 흔히 “좌굴이 곧 붕괴다”라고 생각하지만, 사실 많은 구조물은 좌굴 후에도 일정한 복원력을 유지하며 버텨냅니다. 즉, 좌굴은 ‘끝’이 아니라 ‘다른 형태의 균형 상태’로 이동한 것입니다. 이 글에서는 그 좌굴 이후의 세계 - 즉 비선형 변형(Nonlinear Deformation)과 복원력의 존재 이유를 이야기해 보겠습니다. 선형 변형 vs 비선형 변형재료역학의 기본 가정 중 하나는 “하중이 작을 때는 변형이 비례한다”는 것입니다. 즉, 하중이 두 배면 변형도 두 배 - 이것이 선형 구간(Linear Range)이죠. 하지만 좌굴이 발생하면 이 가정은 깨집니다. 기둥이 살짝 휘어지는 순간부터.. 2025. 12. 13. 복합하중(Combined Load) 재료역학을 공부하다 보면 ‘인장’, ‘압축’, ‘굽힘’, ‘비틀림’, ‘전단’ 등 하중이 따로따로 등장하죠. 하지만 실제 세상에서 구조물이 받는 힘은 항상 여러 가지가 동시에 작용합니다. 예를 들어, 자동차의 구동축은 회전하면서 비틀림을 받고, 무게 때문에 굽힘 하중도 함께 받습니다. 건물의 기둥은 위에서 눌리지만, 바람에 의해 측면으로 휘기도 합니다. 이처럼 한 구조물 안에서 여러 종류의 하중이 동시에 작용하는 상태를 복합하중(Combined Load)이라 합니다. 이 개념을 이해하면, “실제 구조물이 왜 그런 형태로 설계되는지”를 비로소 명확히 볼 수 있습니다. 복합하중이란 무엇인가?복합하중은 말 그대로 서로 다른 형태의 하중이 한 부재에 동시에 작용하는 상태입니다. 인장과 비틀림이 함께, 또는 .. 2025. 12. 12. 충격하중(Impact Load)과 순간적인 힘의 전달 원리 같은 무게의 쇳덩이를 천천히 올려놓을 때와 같은 높이에서 떨어뜨릴 때, 바닥이 받는 느낌은 전혀 다르죠. 이때 바닥이나 구조물에 작용하는 하중을 ‘충격하중(Impact Load)’이라고 합니다. 충격하중은 단순히 힘이 커지는 게 아니라, 시간과 속도의 변화에 의해 순간적으로 집중되는 에너지의 폭발입니다. 즉, 구조물은 ‘얼마나 무거운가’보다 ‘얼마나 갑자기 작용했는가’에 따라 전혀 다른 반응을 보입니다. 이 글에서는 그 원리를 직관적으로 이해해보겠습니다. 정적 하중과 충격하중의 차이재료역학에서 하중은 크게 두 가지로 나눕니다.정적 하중(Static Load)천천히, 일정하게 가해지는 힘입니다. 예: 건물 위에 올려진 콘크리트 블록, 사람의 몸무게 등→ 재료는 일정한 응력만 받아 비교적 안정된 상태를 .. 2025. 12. 12. 열응력(Thermal Stress)과 온도 변화에 따른 변형 뜨거운 여름날 고속도로에 금이 가거나, 겨울철 철로 사이에 미세한 틈이 생기는 걸 본 적 있을 겁니다. 이는 단순한 노후화가 아니라 ‘열응력’이라는 물리 현상 때문입니다. 재료는 온도에 따라 미세하게 팽창하거나 수축합니다. 이때 움직일 수 있는 공간이 충분하다면 아무 문제가 없지만, 움직임이 제한된 상태라면 내부에 응력이 쌓여버립니다. 이 보이지 않는 온도의 힘이 바로 열응력(Thermal Stress)입니다. 열응력이란 무엇인가?열응력은 재료가 온도 변화에 의해 자유롭게 변형하지 못할 때 생기는 내부 응력입니다.즉,“재료가 늘어나거나 줄어들고 싶은데,주변이 그걸 막고 있을 때 생기는 저항력”입니다.온도가 오르면 재료는 팽창하려 하고, 내려가면 수축하려 하지만, 고정되어 있는 구조에서는 이 변형이 억.. 2025. 12. 12. 비틀림(Torsion)의 원리와 축(shaft)에 생기는 응력 기계가 회전할 때, 그 중심축에는 눈에 보이지 않는 힘이 끊임없이 걸립니다. 엔진이 구동축을 돌리고, 드릴이 나사를 박으며, 심지어 물병 뚜껑을 열 때 손목에도 회전력이 작용하죠. 이때 축 내부에서는 단순히 돌기만 하는 것이 아니라, 안쪽 섬유는 꼬이고, 바깥쪽은 늘어나는 복잡한 응력 상태가 만들어집니다. 이 현상을 우리는 비틀림(Torsion)이라고 부릅니다. 비틀림은 기계의 내구성과 안정성을 결정짓는 중요한 개념으로, “얼마나 단단히 버티는가”보다 “얼마나 균일하게 힘을 분산하는가”가 핵심입니다. 비틀림이란 무엇인가? 비틀림(Torsion)은 막대나 축이 축 중심을 기준으로 회전력을 받을 때 발생하는 변형 현상입니다. 즉, 한쪽 끝은 고정되어 있고, 다른 쪽에서 회전력이 작용하면 전체가 나선형으로.. 2025. 12. 11. 피로(Fatigue)와 파손(Fracture)의 차이 건물이 무너지고, 금속이 끊어지고, 기계가 고장 나는 이유는 다양합니다. 하지만 놀랍게도 대부분의 경우, 그 파손은 단 한 번의 강한 충격이 아니라 오랜 시간 동안 누적된 작은 하중에서 시작됩니다. 이런 반복적인 하중에 의해 재료 내부가 서서히 약해지는 현상을 피로(Fatigue)라고 합니다. 그리고 그 피로가 쌓여 결국 재료가 견디지 못하고 완전히 끊어지는 순간이 파손(Fracture)입니다. 즉, 피로는 과정이고, 파손은 결과입니다. 오늘은 이 두 개념을 구조적으로, 그리고 직관적으로 풀어보겠습니다. 피로(Fatigue)란 무엇인가?피로란, 재료가 비교적 작은 하중을 반복해서 받을 때 점점 내부에 미세한 손상이 누적되어 약해지는 현상입니다. 한 번의 하중으로는 아무 일도 일어나지 않지만, 수천 번.. 2025. 12. 11. 이전 1 ··· 6 7 8 9 10 11 다음
