인장 응력 설명:정의, 공식, 단위 및 실제 예

인장 응력은 재료의 강도와 현실 세계에서 하중을 견딜 수 있는 능력을 이해하는 데 필수적인 개념입니다. 재료의 단면적에 대한 신축력의 비율입니다. 이 문서에서는 인장 응력 정의, 공식 및 계산 시 측정 단위에 대해 설명합니다.

인장 응력이란 무엇입니까?

인장 응력은 재료에 작용하는 신축력과 해당 재료의 단면적의 비율입니다. 물체에 장력을 가하는 것은 단위 면적당 힘입니다. 인장 응력은 표준화된 재료 테스트를 통해 측정되어 인장 강도(재료가 파손되기 전에 견딜 수 있는 최대 응력)를 나타냅니다. 이는 재료 선택의 핵심 매개변수이며 재료에 신축력이 작용할 때, 즉 물체가 "장력"을 받고 있을 때 발생합니다.

인장 응력은 언제 발생하나요?

인장 응력은 재료에 신축력이 작용할 때, 즉 물체가 장력을 받을 때 발생합니다.

재료에 인장 응력이 작용할 때 무엇을 계산할 수 있나요?

인장 응력이 재료에 작용할 때 결과적으로 계산할 수 있는 다음과 같은 여러 필수 특성이 있습니다.

1. 탄력성 계수

탄력성 계수는 단위 부피당 재료에 탄성적으로 저장된 에너지의 양입니다. 탄력성은 탄성 한계 이전(재료가 소성 변형되기 시작하기 전) 인장 응력-변형 곡선의 곡선 아래 면적으로 계산됩니다. 탄력성은 힘(응력)과 거리(변형)의 곱으로 에너지를 계산할 수 있으므로 응력을 받는 재료에 저장된 에너지를 나타냅니다. 탄력성 계수는 구체적으로 단위 부피당입니다.

2. 탄성률

탄성 계수 또는 영률이라고도 하는 탄성 계수는 재료에 인장 응력을 적용하여 계산할 수 있습니다. 탄성 계수는 ​​인장 응력과 종방향 변형(신축) 사이의 비율입니다. 이는 탄성 단면의 인장 응력 곡선의 기울기로 계산됩니다. 탄성 계수는 특정 인장 응력을 받을 때 재료가 얼마나 많은 변형을 겪는지를 추론합니다.

3. 골절 스트레스

파괴 응력은 재료가 파손(파단)되는 인장 응력입니다. 인장 응력 시험에서 파괴 응력은 시험 종료 시 파열이 발생할 때 기록되는 응력입니다. 연성 재료의 경우 재료 샘플에서 넥킹이 발생하므로 파단 시 응력은 극한 인장 응력보다 낮습니다.

4. 극한 인장 응력

극한 인장 응력은 재료가 파괴되기 전에 견딜 수 있는 최대 인장 응력입니다. 테스트하는 동안(훅의 법칙에 따라) 응력은 탄성 변형 영역에서 재료의 변형(늘어남)에 비례합니다. 변형이 증가함에 따라 재료는 소성적으로(되돌릴 수 없게) 변형되기 시작합니다. 재료의 소성 변형 지점에서 최대 인장 응력이 발생합니다. 이것이 최대 인장 응력입니다. 이 지점을 지나 변형률이 증가하면 인장 응력은 파손될 때까지 떨어집니다.

인장 응력 공식

인장 응력의 공식은 단순히 면적에 대한 힘이며 다음과 같습니다.

σ =F/A

인장 응력은 인장을 받는 재료의 단면적에 적용되는 신축력의 비율입니다.

인장 응력의 단위는 무엇인가요?

인장 응력의 단위는 파스칼(Pa)입니다. 이는 압력과 유사하게 면적에 대한 힘입니다. 따라서 인장 응력은 압력과 단위를 공유합니다. 따라서 단위는 N/m2 또는 psi로 표시될 수도 있습니다. 일반적인 재료의 인장 강도 크기로 인해 가장 일반적으로 사용되는 단위는 MPa(1 x 106 Pa)입니다.

인장 응력 기호란 무엇입니까?

인장 응력의 기호는 그리스 소문자 시그마 σ입니다.

인장 응력을 계산하는 방법

인장 응력을 계산하려면 먼저 다음 공식으로 시작하십시오:

σ =F/A

인장 응력은 적용된 인장력을 단면적으로 나누어 계산합니다. 두 번째 단계는 물질에 작용하는 힘을 뉴턴 또는 파운드 힘으로 설정하는 것입니다. 세 번째 단계는 힘이 작용하는 단면적을 계산하는 것입니다. 이는 특히 인장 응력 방향에 수직인 영역입니다. 물체에 작용하는 인장 응력으로 인해 물체가 변형될 가능성을 고려하는 것이 필수적입니다. 장력으로 인해 재료가 늘어나서 재료가 얇아지고 단면적이 줄어듭니다. 따라서 이상적으로는 스트레스를 받을 때 측정해야 합니다. 마지막으로 힘을 단면적으로 나누어 인장응력을 계산합니다.

인장 응력 곡선을 이해하는 방법

인장 응력 곡선을 이해하려면 먼저 곡선이 어떻게 생성되는지 배우는 것이 중요합니다. 아령(또는 도그본) 모양의 테스트할 재료를 각 끝을 잡는 기계에 넣습니다. 그런 다음 그립이 천천히 떨어져 이동하여 재료의 변형(변위)이 증가하고 응력이 발생합니다. 재료가 파손될 때까지 변형률을 증가시키고 응력을 전체적으로 측정합니다. 응력과 변형률 사이의 관계는 X축에 지속적으로 증가하는 변형률, Y축에 결과 응력이 표시되어 표시됩니다.

둘째, 인장 응력 곡선에서 식별해야 할 핵심 사항이 있습니다. 아래 그림 1을 참조하세요.