고체역학 필수 개념 정리

응력 Stress [Pa] = 외력이 작용할 때 재료 내부에 작용하는 힘(단위면적 당 힘).
크게는 수직응력과 전단응력으로 나뉘며, 세부적으로는 압축, 인장, 전단, 비틀림, 굽힘 응력으로 나눌 수 있다.

강도 Strength [Pa] = 외력이 작용할 때 재료가 파괴에 저항하는 능력. 재료가 갖는 고유의 특성이다.
탄성한도, 비례한도, 항복강도, UTS(극한인장강도 or 인장강도), 피로 한도, 크리프 한도 등

강성 Stiffness, Rigidity = 외력이 작용할 때 변형에 저항하는 능력. 외력과 변형량의 관계

 

Young's Modulus E 는 강성을 나타내는 것이 아니라는 것에 주의해야 한다!
같은 재료를 써도 형상에 따라서 강성은 달라집니다.

강도는 응력(힘)과 관계가 있고, 강성은 변형률(변형량)과 관계가 있다.

정강성 = 정적 하중이 작용할 때 변형에 저항하는 능력
동강성 = 동적 하중이 작용할 때 진동에 저항하는 능력

강도설계 - 응력
(정)강성설계 - 변형률
동강성설계(진동설계) - 고유진동수

탄성 Elasticity = 외력이 제거되었을 때 원래 형태로 돌아가는 성질
소성 Plasticity = 외력이 제거되어도 원래 형태로 돌아가지 못하고 영구적 변형이 생기는 성질

인성 Toughness = 재료가 파괴될 때까지 흡수할 수 있는 에너지(질긴 정도를 나타낸다, 샤르피 충격 테스트)

연성 Ductility = 탄성한계를 넘어서도 쉽게 파괴되지 않고 늘어나는 성질
취성 Brittleness = 소성 변형이 거의 없이 파괴되는 성질(슬립계가 적다)

구조물에서 연성이 취성보다 선호되는 이유:
취성재료는 전조 증상이 없이 뚝하고 부러지고, 크랙과 노치에 대한 민감도가 더 크다.
반면에 연성재료는 항복, 가공경화, 넥킹이 일어나기 때문에 조치를 취할 수 있고, 인성이 커서 많은 에너지를 흡수할 수 있다.