재료 역학을 소개합니다. 정하중 / 동하중 / 반복 하중 / 교번 하중 / 충격 하중 /

재료 역학을 소개합니다. 정하중 / 동하중 / 반복 하중 / 교번 하중 / 충격 하중

하중

 

 

• 공학에서 하중이란 구조물이나 물체에 작용하는 외부의 힘(외력)이다.
• 하중은 구조물에 작용하는 속도와 분포 상태에 따라 분류할 수 있습니다.
• 작용하는 속도에 따른 분류로는 정하중과 동하중으로 나눌 수 있습니다.
• 분포 상태에 따른 분류로는 집중 하중과 분포 하중으로 나눌 수 있습니다.

 

 

일상생활에서 하중이란 물체의 무게라고 생각하지만 공학에서 특히, 재료역학에서 하중이란 물체에 작용하는 외부의 힘이라고 표현합니다.

 

 

구조물에 작용하는 하중은 작용하는 속도에 따른 하중과 분포 상태에 따른 하중으로 나눌 수 있습니다. 오늘 소개해드릴 내용은 구조물에 작용하는 속도에 따른 하중 분류입니다. 작용하는 속도에 따른 하중은 크게 정하중과 동하중으로 나눌 수 있습니다. 특히 동하중은 충격 하중, 반복 하중, 교번 하중으로 나눌 수 있습니다. 아래에 그림과 글로 설명을 드리겠습니다.

 

 

정하중과 동하중

 

 

정하중이란 정지된 채로 변화가 없는 상태를 정하중이라고 한다.

정하중

 

 

• 정하중이란 공간적으로 움직이지 않고 시간적으로 변하지 않는 하중을 정하중이라고 한다.
• 구조물에 작용된 외부의 힘이 시간적으로 공간적으로 변하지 않을 때의 하중이다.
• 아주 조금씩 천천히 변동하는 부하에 대해서도 정하중이라고 한다.
• 관성력에 의해 변동하는 부하, 온도 변화에 민감한 부하도 정하중이라고 한다.
• 정하중을 사하중이라고도 부르기도 한다.
• 시료에 대해서 서서히 하중을 가하는 인장시험 등이 정하중 시험이다.

 

 

정하중

 

동하중이란 시간적으로 공간적으로 변화하는 하중 상태를 말한다.

동하중

 

 

• 동하중이란 시간적으로 공간적으로 일정하지 않은 하중을 동하중이라고 한다.
• 동하중은 활하중이라고도 부른다.
• 정하중에 동력학적으로 작용하는 하중을 칭한다.

 

 

• 정하중에 작용하는 형태에 따라 반복 하중, 교번 하중, 충격 하중 등이 있다.
• 동하중은 상대적으로 짧은 시간 안에 변화하는 하중을 통칭한다.

 

 

동하중

 

 

• 충격 하중이란 상대적으로 단 시간 내에 구조물에 충격적으로 가해지는 하중이다. 물체의 속도에 비례하여 충격 에너지가 커지므로 충격 하중도 커진다. 
• 반복 하중이란 구조물에 외부의 힘(외력)은 변화할 수 있으나 같은 방향으로 물체에 반복적으로 가해지는 하중이다.
• 반복 하중은 반복적으로 가해지는 하중으로 반복 응력이 생기게 되는데 반복 응력은 구조물에 피로를 주게 되고 구조물은 결국 파괴될 수 있다.
• 교번 하중이란 인장 하중과 압축 하중이 교대로 작용하는 하중을 말한다.
• 교번 하중은 크기와 방향이 주기적으로 변화한다.

 

 

* 인장 하중이란 구조물에 잡아당기는 외부의 힘이 작용하는 하중이다.

* 압축 하중이란 구조물이 오므라지도록 가압적으로 작용하는 하중을 말한다.

* 반복 응력이란 반복하여 적용되는 하중에 의해 발생하는 저항력(응력)이라고 한다.

* 교번 응력이란 인장 하중과 압축 하중의 교번 하중 때문에 생기는 응력이라고 한다.

 

 

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