분류 전체보기112 열응력(Thermal Stress)과 온도 변화에 따른 변형 온도 변화는 힘이 없어도 변형을 만든다재료에 힘을 가하지 않았는데도 구조물이 늘어나거나 휘어지는 현상을 처음 접하면 직관적으로 이해하기 어렵다. 그러나 온도가 변하면 재료 내부의 원자 간 간격이 변하고, 그 결과 재료는 자연스럽게 팽창하거나 수축하려 한다. 이 변형은 외력이 없어도 발생하며, 이를 열변형이라고 부른다. 중요한 점은 이 변형 자체는 응력이 아니라는 사실이다. 재료가 자유롭게 늘어나거나 줄어들 수 있다면 내부에 저항이 필요 없기 때문에 응력은 발생하지 않는다. 열응력은 온도 변화 그 자체가 아니라, 그 변형이 방해받는 순간부터 시작된다. 열응력은 ‘구속’이 있을 때 생긴다열응력의 본질은 변형을 막는 구속 조건에 있다. 막대가 양쪽에서 고정된 상태에서 온도가 상승하면, 재료는 늘어나고 싶지만.. 2025. 12. 12. 비틀림(Torsion)의 원리와 축(shaft)에 생기는 응력 회전력을 받는 순간 축 내부에서는 ‘비틀림 저항’이 시작된다축은 회전을 전달하는 부재로, 기계공학에서 가장 전형적인 하중 형태인 토크를 받는다. 토크가 작용하면 축은 단순히 회전하는 것처럼 보이지만, 내부에서는 단면들이 서로 상대적으로 회전하려는 경향이 생긴다. 이때 축이 하나로 유지되기 위해 내부에 발생하는 저항이 바로 비틀림이다. 비틀림은 축을 비틀어 끊으려는 힘이 아니라, 단면들이 서로 어긋나 회전하지 못하도록 묶어 두는 내부 작용력의 총합이라고 이해하는 것이 정확하다. 비틀림에서 발생하는 응력은 ‘전단 응력’이다비틀림 하중을 받는 축 내부에서는 인장이나 압축이 아니라 전단 응력이 지배적으로 발생한다. 단면을 기준으로 보면 중심에서는 거의 응력이 없고, 반지름 방향으로 바깥으로 갈수록 전단 응력.. 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. 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 이야기해 보겠습니다. 응력이란 무엇인가 다시 짚어보기응력은 외력이 작용할 때 재료 내부에 생기는 저항력입니다. 이 힘이 재료 전체에 균등하게 분포한다면 아무 문제없습니다. 하지만 실제 구조물은 완벽한 균일체가 아닙니다. 모서리가 있거나, 구멍이 뚫려 있거나, 단면이 갑자기 바뀌면 응력이 고르게 퍼.. 2025. 12. 11. 좌굴(Buckling)과 구조물의 안정성 건물을 지탱하는 기둥, 다리를 떠받치는 기둥, 그리고 책상다리처럼 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 이해해 보겠습니다. 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 좌굴의.. 2025. 12. 11. 단면 2차 모멘트의 개념과 실제 역할 단면 2차 모멘트는 ‘재료의 양’이 아니라 ‘배치의 효과’다단면 2차 모멘트는 이름 때문에 질량이나 무게와 비슷한 개념으로 오해되기 쉽지만, 실제로는 단면에 포함된 재료가 중립축에서 얼마나 멀리 배치되어 있는지를 나타내는 지표다. 같은 면적의 재료라도 중심에 몰려 있으면 단면 2차 모멘트는 작고, 위아래로 멀리 퍼질수록 값은 커진다. 이는 보가 굽힘을 받을 때, 중립축에서 멀리 떨어진 섬유일수록 더 큰 인장·압축을 담당하기 때문이다. 즉 단면 2차 모멘트는 “얼마나 많은 재료가 있느냐”가 아니라 “그 재료가 어디에 놓여 있느냐”를 묻는 개념이다. 굽힘 저항의 핵심은 ‘중립축으로부터의 거리’다보에 굽힘 모멘트가 작용하면 단면 위쪽은 압축, 아래쪽은 인장을 받으며 중앙에는 변형이 거의 없는 중립축이 형성된.. 2025. 12. 10. 이전 1 ··· 15 16 17 18 19 다음
