문서의 임의 삭제는 제재 대상으로, 문서를 삭제하려면 삭제 토론을 진행해야 합니다. 문서 보기문서 삭제토론 응력 (문단 편집) === 응력-변형율 선도 === [[파일:attachment/응력/stress-strain.jpg]] <출처 : 위키피디아 「응력-변형도 선도」(Stress-Strain Diagram)문서> 탄성 한계 내에서의 응력과 변형율의 관계는 위에 설명해놓았지만, 탄성 한계를 넘어간 영역에서의 응력과 변형율의 관계는 실험을 통해 알아내는 수밖에 없다. 위 선도는 재료 중에서 연성 재료의 응력-변형율 선도이다. (Stress-Strain Curve/Diagram) 위 선도에서 원점부터 2까지 응력과 변형율이 비례관계를 가지는 구간을 '''탄성 구간'''(Elastic Region)이라고 한다. 이 구간 안에서는 탄성이 지배적으로 작용한다. 때문에 변형율이 탄성 구간 안에 있으면 재료는 탄성에 의해 원래 모습으로 돌아오게 된다.[* 실제로는 이 구간에서 소성도 약간 작용하기 때문에 완전히 원래 모습으로 돌아오지는 않는다. 실제로 실험으로 탄성 구간의 모습을 그려보면 직선보다는 2차 곡선에 가까운 모습을 보인다. 이렇게 2차 곡선일 경우 발생하는 일은 이 각주가 달린 문단 아래에 계속될 설명을 보면 된다.] 위 선도에서 탄성 구간을 제외한 나머지 구간은 '''소성 구간''' (Plastic Region)이라고 한다. 이 구간 안에서는 소성이 지배적으로 작용한다. 때문에 응력이 소성 구간까지 올라가면 재료는 다시 원래 모습으로 돌아올 수 없다. 그러나, 소성 구간에서 탄성이 작용하지 않는 것은 아니다. 재료의 변형율이 소성 구간의 중간 어느 지점까지 커지도록 한 후 재료에 힘을 가하는 것을 멈추면 재료는 그 변형된 그대로 가만히 있는 것이 아니라, '''탄성에 의해 모습을 어느 정도 복원한다.''' 이를 '''탄성 복원(Elastic recovery/Spring back)'''이라고 한다. 만약 재료가 소성 구간에 있는 그래프 위의 임의의 점 P의 변형율까지 변형되었다가 응력이 사라질 경우, 재료는 '''점 P를 지나고 탄성 구간에서의 기울기와 똑같은 기울기를 가지는 직선이 가로축과 만나는 지점의 변형율'''로 되돌아간다. 그렇게 해서 점 P의 변형율보다는 적지만 값이 0은 아닌 변형율로 재료의 모양이 고정된다. 이때 새롭게 고정된 재료의 변형율을 '''영구 변형(permanent deformation/permanent set)'''이라고 한다. 위 선도를 보면 2에서 거의 수평으로 진행하는 구간이 있는데, 이 구간이 시작될 때의 응력을 '''항복 응력(Yield Stress)''' 혹은 '''항복 강도(Yield Strength)'''라고 하고 항복 구간이 시작되는 지점을 '''항복점'''이라고 한다. 이 응력에서는 응력이 변하지 않거나 조금만 변해도 변형율이 마구마구 늘어난다. 조금 두꺼운 쇠막대를 구부리다보면 어느 순간 확 굽어지는 경우가 있는데, 이때 바로 쇠막대에 가한 힘이 발생시긴 응력이 항복 응력을 넘어가서 그렇게 되는 것이다. 이 항복 응력 이후에 재료가 본격적으로 소성 구간으로 진입하고, 변형이 심해져 하중을 부담하는 능력이 떨어지거나 기계에서 이탈하는 경우가 생기기 때문에 보통 이 항복 응력보다 작은 적당한 응력을 '''허용 응력(Allowable Stress)'''으로 설정하곤 한다. 이는 실제 현장에서는 매우 중요하다. 실제 구조물이나 기계에서 부재에 작용하는 응력이 허용응력을 넘어설 경우 매우 위험할 수 있으며, 재료가 버틸 수 있는 최대한의 응력을 '''기준 강도'''라고 하고 연성 재료의 경우 항복점에서의 응력이 기준 강도이다. 이때 기준 강도를 허용 응력으로 나눈 것이 '''안전율(Safety Factor)'''이다. 당연히 안전율이 높을수록 좋다.[* 의외의 상황에 대처할 수 있기 때문이다. 안전율이 높을 경우 허용 응력보다 기준 강도가 높다. 보통의 상황에서는 재료에 가해지는 응력이 허용 응력보다 작도록 만든다. 하지만 예상 외의 하중이 더해졌든가 하는 이유로 부재에 작용하는 능력이 급증했을 경우 그러한 과부하를 견뎌낼 수 있는가 없는가의 지표가 바로 안전율이기 때문이다.][* 다만 안전율을 지나치게 높이면 내구성은 좋아지지만 구조가 무거워져서 가격이 비싸지고 제 기능을 다 하지 못하게 된다. 항공우주 분야에서 각종 시뮬레이션 방법을 연구하고 슈퍼컴퓨터를 혹사시키는 이유가 다 이 안전율을 적절한 수준으로 끌어내리기 위한 몸부림이다.] 즉, 허용 응력 = 항복 응력 / 안전도. (A.Stress = Y.Stress / Factor of Safety (F.S)) 위 선도의 소성구간에서 가장 큰 응력이 나타나는 점을 '''극한 응력(Ultimate Tensile Stress)''' 혹은 '''극한 강도(Ultimate Tensile Strength)'''라고 한다. [[파일:external/www.substech.com/fetch.php?w=&h=&cache=cache&media=tensile_specimen.png]] 실험 도중에, 재료에는 극한 응력이 나타나기 조금 전부터 '''넥킹(Necking)'''이 일어난다. 가래떡의 예를 들어보면, 가래떡을 서서히 잡아당기면 가래떡 전체가 길게 늘어나다가 어느 순간 중간 부분이 다른 부분에 비해 잘록해진다. 이것이 바로 넥킹이다. 비록 실제 넥킹은 극한 강도가 나타나기 이전부터 나타나지만, 편의를 위해 극한 강도 이후의 구간을 '네킹 구간'이라고 부른다. 극한 응력 이후에는 응력의 크기가 작아지는데, 이는 '''실험의 한계'''로 인해 나타나는 것이다. 사실 넥킹이 일어나는 부위에서 응력-변형율의 관계는 일정하진 않아도 양(+)의 기울기를 가지는 관계이다. 하지만 이는 세로축의 물리량이 '''응력'''이기 때문에 나타나는 일이다. 넥킹이 일어나는 부위는 계속해서 잘록해지므로 '''힘이 그대로여도 넥킹에 의해 '힘/면적'인 응력의 크기는 계속 커진다.''' 하지만 우리가 실험을 통해서 응력을 측정할 때 대입하는 면적은 여전히 넥킹이 일어나지 않은 재료의 원래 단면적이다. 때문에 극한 강도 이후에 힘이 작어져도 변형이 계속되는 것이 마치 응력이 작아져도 변형이 계속되는 것으로 보이는 것이다. '''실제로는 힘이 작아져도 면적이 작아지는 속도가 더 빨리 실제 응력은 계속 커지고 있다.'''[* 이 점을 고려해서 재료의 진응력(True Stress) / 진변형율(True Strain)을 따로 계산할 수 있다. True Stress / True Strain 곡선에서는 True Stress가 예상했던 것 처럼 넥킹 이후에도 계속 증가하는 것을 관찰할 수 있다.] [[파일:external/upload.wikimedia.org/220px-Al_tensile_test.jpg]] 그래프가 어느 변형율에 이르면 끊어진다. 재료 자체가 '''파괴(fail)된 것이다.''' 그때의 응력을 가리켜 파괴응력(Rupture stress)라 한다.저장 버튼을 클릭하면 당신이 기여한 내용을 CC-BY-NC-SA 2.0 KR으로 배포하고,기여한 문서에 대한 하이퍼링크나 URL을 이용하여 저작자 표시를 하는 것으로 충분하다는 데 동의하는 것입니다.이 동의는 철회할 수 없습니다.캡챠저장미리보기