항복 강도 설명:정의, 중요성, 차트 및 계산 방법

물질이 경험하는 다양한 스트레스를 이해하는 것은 그것이 제품일 때 현실 세계에서 압력과 긴장에 직면할 때 어떻게 반응할지 아는 열쇠입니다. 그것이 어떻게 버틸 것인지에 대한 아이디어가 있으면, 선택한 재료에 대해 과학적으로 뒷받침되는 마음의 평화를 갖게 될 것이며, 그것이 부서지거나 변형되기 전에 무엇인가가 얼마나 늘어나거나, 구부러지거나, 압축될 수 있는지 알게 될 것입니다. 이러한 응력 범위에 속하는 편리한 개념 중 하나는 항복 강도 측정입니다. 이에 대해서는 앞으로 더 자세히 살펴보겠습니다.

항복강도란 무엇입니까?

항복 강도는 재료가 탄성 변형에서 소성 변형으로 전환되는 시점을 엔지니어에게 알려줍니다. 전자는 다시 튀어야 하는 지점이고 후자는 더 이상 원래 모양이나 형태로 돌아갈 수 없는 지점입니다. 이는 우리가 얻게 될 특정 공식을 통해 계산될 수 있습니다. 하지만 먼저 그것이 그래프에 어떻게 표시되는지, 응력-변형률 그래프에 어떤 다른 점이 존재하는지 이해하는 것이 중요합니다.

항복 강도는 3D 프린팅과 어떤 관련이 있나요?

3D 프린팅 부품의 강도는 주로 재료, 인쇄 방향 및 인쇄 품질에 따라 달라지므로 항복 강도는 3D 프린팅과 관련이 있습니다. 3D 프린팅 부품은 인쇄된 레이어의 구성 스택을 가로지르는 방향보다 각 인쇄된 레이어의 평면 내에서 더 강합니다. 층 사이의 분자 결합은 층 내의 분자 결합보다 약하므로 과도한 힘이 가해지면 층이 박리될 수 있습니다. 더 나은 레이어 내 강도를 활용하도록 부품 방향을 지정하면 부품의 전체 항복 강도를 높일 수 있습니다.

더 자세히 알아보려면 3D 프린팅에 대해 알아야 할 모든 것에 대한 전체 가이드를 참조하세요.

항복 강도가 3D 프린팅 재료의 성능에 영향을 미치나요?

예, 3D 프린팅 재료의 항복 강도는 성능에 큰 영향을 미칩니다. 항복 강도가 부적절한 3D 프린팅 부품은 응용 분야의 일반적인 서비스 하중 하에서 소성 변형될 수 있습니다. 소성 변형은 부품의 하중 지지력을 감소시킬 뿐만 아니라 파손이 발생할 가능성도 높입니다.

항복 강도의 응력-변형 곡선 그래프를 이해하는 방법

항복 강도를 시각적으로 표현하려면 응력-변형률 곡선에 점을 배치할 수 있습니다. 그러나 항복 강도가 이 그래프에서 계산되고 표시될 수 있는 유일한 것은 아닙니다. 아래에서 그 모양의 예를 볼 수 있으며, 눈에 띄는 다른 기능도 자세히 살펴보겠습니다.

자세한 내용은 응력-변형 곡선에 대한 기사를 참조하세요.

항복 강도의 응력-변형 그래프를 설명하는 다양한 방법은 무엇입니까?

항복점은 응력-변형률 곡선의 한 지점에 불과합니다. 해당 지점 주변에는 응력-변형 곡선으로 설명하고 측정할 수 있는 다른 특징이 있습니다. 이러한 관심 지점과 영역은 아래 목록에 설명되어 있습니다.

1. 항복점

이는 소성 변형이 시작되는 시점을 보여주고 제조업체와 엔지니어에게 재료가 인장 강도 하에서 어떻게 유지되는지에 대한 아이디어를 제공합니다. 직접 플롯할 때 공식을 계산한 후 응력-변형률 곡선의 선형 부분이 끝나고 비선형 부분이 시작되는 위치에 공식이 존재한다는 것을 알 수 있습니다. 흥미롭게도 일부 자료에는 두 가지 연강과 같은 항복점.

2. 탄력적 한계

이 지점을 보면 재료가 영구적으로 변형되기 직전에 재료가 처리할 수 있는 최대 변형량을 알 수 있습니다. 응력이 풀리면 원래의 모양으로 되돌아오지만, 이 한계를 초과하면 변형이 발생합니다. 항복점이 나타나기 전 변형으로 가는 마지막 정거장입니다. 

3. 비례 제한

이 지점은 응력-변형률 곡선의 선형 부분 끝에 있으며 응력과 변형률이 더 이상 서로 정비례하지 않는 지점을 공유합니다. 이 숫자를 찾으려면 탄성 계수라고도 알려진 영률을 사용합니다. 

4. 진정한 탄력적 한계

이 지점은 자주 사용되지는 않지만 재료의 결정 구조가 응력 하에서 이동하기 시작하는 시기, 특히 이것이 발생하기 시작할 때 가장 낮은 양의 응력을 보여줍니다. 거의 보여지지 않거나 너무 많이 생각되는 이유는 감지하기 어려운 지점이기 때문입니다.

5. 상한 및 하한 항복점

수율 상한은 재료의 결정 격자가 구조에서 전위를 보기 시작할 때를 보여 주지만 사용되는 테스트 장비와 변형률에 대한 가장 작은 영향에도 큰 영향을 미치므로 설계 및 엔지니어링 선택에 있어 완전히 신뢰할 수는 없습니다. 그러나 낮은 항복점은 테스트에서 반복하기가 훨씬 쉽고 변형 경화가 시작되기 직전에 테스트 섹션에 Luders 밴드가 나타나는 기간입니다.

6. 오프셋 항복 응력(증명 응력)

이는 내력이라고도 하며 재료의 항복 강도를 설명하는 가장 일반적인 방법입니다. 응력-변형률 곡선의 선형 부분과 평행한 선을 그려서 찾을 수 있습니다. 이 지점과 응력-변형률 곡선이 교차하는 곳이 항복 강도입니다. 

항복강도 시험에서 네킹과 파괴는 무엇을 의미합니까?

이는 곡선 위의 점이 아니라 항복 강도를 테스트하는 동안 재료에 발생할 수 있는 것입니다. 넥킹은 최대 엔지니어링 응력 수준에서 파손이 발생하기 전에 발생하는 변형 형태이며 일반적으로 재료의 특정 부분으로 제한됩니다. 그러면 골절이나 휴식이 발생합니다. 네킹이 발생하면 샘플 면적이 줄어들기 때문에 응력이 감소합니다.

항복강도의 중요성은 무엇인가요?

항복 강도는 영구 변형이 발생하기 전에 재료가 견딜 수 있는 가장 높은 응력을 나타내기 때문에 중요합니다. 재료의 항복 응력은 엔지니어가 설계된 부품이나 구조가 견딜 수 있는 최대 허용 하중을 결정하는 데 자주 사용됩니다. 엔지니어는 재료의 항복 강도를 파악하여 더욱 안전하고 내구성이 뛰어난 부품을 설계할 수 있습니다.

항복강도 공식은 무엇인가요?

항복 강도를 계산하려면 일반적으로 응력을 결정하는 데 항상 사용되는 공식을 사용할 수 있습니다. 아래에서 공식이 어떻게 작성되는지 확인할 수 있습니다.

이 방정식에서 기호 F는 가해진 힘을 나타내고, A0는 테스트 중인 재료 시편의 단면적을 나타냅니다.

값은 일반적으로 응력의 SI 단위인 파스칼(Pa) 또는 평방 인치당 파운드(psi)로 표시됩니다. 항복 강도는 일반적으로 σY로 표시되는데, 이는 엔지니어링 응력을 나타내는 그리스 문자 Sigma와 항복을 나타내는 Y를 사용합니다. SY로 쓰여 있을 수도 있습니다.

항복강도의 단위는 무엇입니까?

항복 강도는 일반적으로 응력의 SI 단위인 파스칼(Pa) 또는 평방 인치당 파운드(psi)로 표시됩니다. 

항복강도의 기호는 무엇입니까?

항복강도의 기호는 σY이다. 그리스 문자 σ는 엔지니어링 스트레스에 사용되는 기호이고 아래 첨자 "Y"는 "수율"을 의미합니다. 때로는 "SY"가 항복 강도를 나타내는 데 사용되기도 합니다.

응력-변형 그래프에서 항복 강도를 어떻게 읽나요?

항복 강도 그래프(응력-변형 곡선)를 읽으려면 먼저 Y축에서 응력 값을 선택합니다. 둘째, Y축의 선택된 점과 응력-변형률 그래프의 선 사이에 걸쳐 있는 수평선을 그립니다. 셋째, 그려진 선과 항복강도 그래프의 교차점을 표시합니다. 다음으로 표시된 점에서 시작하여 X축까지 수직선을 그립니다. 수직선이 X축과 교차하는 지점이 Y축에서 선택된 응력에 해당하는 변형률입니다.

항복강도의 예

재료를 비교하면 항복 강도가 어떻게 표현되고 일반적인 값이 어떻게 나타나는지에 대한 가장 좋은 아이디어를 얻을 수 있습니다. 여기에 몇 가지 예가 나와 있습니다.

1. 강철: 강철이 어떻게 단조되고, 형성되고, 생성되는지에 따라 다르지만, 열간압연 A36 강철은 약 220MPa 정도이며, 오일 담금질 또는 템퍼링된 강철은 최대 1,570MPa까지 더 높은 값을 가질 수 있습니다.
2. 스테인리스강: 스테인리스강의 범위는 오스테나이트계 스테인리스강의 경우 약 250MPa에서 시작할 수 있는 반면, 석출 경화 스테인리스강의 항복 강도는 최대 1,000MPa에 이릅니다.
3. 알루미늄 합금: 이는 강철보다 낮지만 플라스틱보다 높은 경향이 있습니다. 1100 등급 알루미늄의 평균 항복 강도는 약 24MPa인 반면, 7075 알루미늄 등급은 약 483MPa입니다. 
4. 플라스틱: 작업 중인 플라스틱에 따라 가소화된 PVC의 경우 4MPa의 항복 강도를 기대할 수 있으며 탄소 섬유로 채워진 폴리아미드의 경우 300MPa의 항복 강도를 기대할 수 있습니다.

항복강도를 측정하는 데 어떤 장치가 사용됩니까?

인장 시험기라고도 알려진 만능 시험기는 항복 강도를 측정하는 데 사용됩니다. 이 기계는 지속적으로 증가하는 인장 하중이 일반적으로 일정한 변형 속도로 테스트 표본에 적용되는 인장 테스트를 수행합니다. 하중이 가해지면 테스트 표본이 겪는 응력과 변형률이 디지털 방식으로 캡처되어 그래프로 표시됩니다.  응력은 Y축에 표시되고 변형률은 X축에 표시됩니다. 항복 강도는 응력-변형률 그래프의 선형 부분에서 0.2% 양의 변형률에서 평행한 오프셋 선을 생성하여 결정됩니다. 오프셋 선과 응력-변형 그래프의 교차점에서의 응력이 재료의 항복 강도입니다.

자세한 내용은 인장 시험기에 대한 기사를 참조하세요.

캣 드 나오움

Kat de Naoum은 20년 이상의 글쓰기 경험을 보유한 영국 출신의 작가, 작가, 편집자 및 콘텐츠 전문가입니다. Kat은 다양한 제조 및 기술 조직에서 글을 쓴 경험이 있으며 엔지니어링 세계를 좋아합니다. 글쓰기 외에도 Kat은 거의 10년 동안 법률 보조원으로 일했으며 그 중 7년은 선박 금융 분야에 종사했습니다. 그녀는 인쇄본과 온라인을 통해 많은 출판물에 글을 썼습니다. Kat은 킹스턴 대학교에서 영문학과 철학 학사 학위를 취득했으며 문예 창작 석사 학위를 취득했습니다.

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