[재료역학]1장. 응력

응력(stress)이란 단위면적당 하중의 세기를 뜻한다.

단위로 표현하자면 N/m^2, Pa 등이 되겠다.

 

Pa(파스칼) ? 어디서 많이 봤는데 ? 

바로 압력을 말할때 파스칼을 많이 말한다.

 

그렇다면 '압력=응력 ?' 이라는 의문을 지닐 수 있다.

 

단위로만 보면 같다라고 할 수 있다. 

 

하지만 한글이 '아'다르고 '어' 다르듯이 살짝 다른개념이다.

 

우리는 지금 [재료역학]을 배우고 있다. 

잘생각해보자..

 

그렇다. 응력은 재료를 변형시킬때 걸리는 하중/면적을 이야기한다.

그리고 그 하중이 면적과 어떤 방향이냐에 따라 수직응력과 전단응력으로도 나눠진다.

 

압력은? 모든방향의 힘을 지니고 있다. 

 

 

응력의 이해를 돕기위해..

예를 들어 망치로 철근 면 부분을 갈구면, 철근이 살짝 수축한다. (휜다는 가정은 제외)

이것이 응력이 가해져 변형이 발생한 예라고 생각하면 되겠다.

 

다시 본론으로 돌아와서,

 

응력은 하중과 면적의 방향에 따라 분류된다고 했다.

위의 철근처럼 면적방향으로 내리친 것을 수직응력이라 하면 되고,

 

전단응력을 예로들면 손날치기로 분필을 깨부순다고 하자. 

아주 날카로운 손날이라서 반듯하게 분필이 잘려나갔다면, 잘린면과 힘의 방향은 수평선에 같이 위치할 것이다.

 

힘의 방향이 평행하니 뭐니 생각하지 말고 간단하게 못을 위에서 내려치면 수직, 옆에서 칼날로 잘라버리면 전단 이렇게 생각하면 좀 편할 것이다.

 

그리고 수직응력은 시그마(6모양), 전단응력은 타우(t모양)으로 부른다.

출처: 구글

위 그림을 보면 더 쉽게 이해가 될것이다. 

수직응력은 그 방향에 따라 인장과 압축으로 또 나뉘어진다.

 

이 응력에 따라 재료가 변형되기 때문에 건축을 한다거나 제품을 만들때 허용응력등을 잘 고려해야한다.

잘 활용한 경우의 예로 바로 철근 콘크리트가 있다.

 

철근은 압축응력에 약하지만 (후에 배우겠지만 좌굴때문에), 인장응력에는 강하다.

콘크리트는 인장응력에 약하지만 압축응력에 강하다.

요 두개를 합체시켜서 철근콘크리트를 만드니 철근이 콘크리트 때문에 좌굴할 염려도 없고

콘크리트는 철근 때문에 인장될 일이 없다.

 

뭐 실생활에서 적용된 예일 뿐이고 결국 응력이라는 것은 [재료역학]의 기본이라는 것을 명심하자.