일반기계기사 : 허용응력 및 안전율

Day 14

14. 허용응력 ( σa ) 및 안전율 ( S )

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■ 항복점 강도 = 상/하 항복점을 나타냄

■ 극한 강도 = 응력 최대치

14.1 탄성한도 내의 응력에 대한 대소관계

탄성한도 σe > 허용응력 σa ≥ 사용응력 σw

■ 항상 탄성한도는 허용응력보다 크다.

■ 허용응력은 사용응력보다 크거나 같다. ( 여기서, 같다라는 것은 " 사용응력 " 이 허용응력의 일부임을 알 수 있습니다. )

    즉, 사용하고자 하는 응력이 허용하고자 하는 재료 또는 기계의 응력을 넘어서게 되면 변형 또는 파괴 등의 어떠한 현상이 발생된다고 볼 수 있다.

14.2 안전율 (S) =  구조물 또는 기계 재료가 안전을 유지하는 정도, 설계 시 안전율을 얼마나 주느냐에 

                         따라 구조물에 쓰이는 재료가 달라집니다.

■ 안전율 S = 소성 / 탄성 = 영구변형을 갖는 모든응력 / 탄성한도 이내의 모든응력 

    = 항복점강도 또는 극한강도 / 허용응력 또는 사용응력

    = 소성 내에 있는 많은 응력 / 탄성 내에 있는 많은 응력

∴ S = σu (극한강도) / σa (허용응력)

즉, 허용응력 σa = σu / S  

※ 허용응력이 제시되지 않았을 때는 초기에 배웠던 응력 계산식 Pa / A 이용

14.3 강 안전율 값 ( S )

정하중	반복하중	교번하중	충격하중
3	5	8	12

= 카테고리 - 기계적 물성치 - 재료의 허용응력표에 언윈의 안전계수 값이 나와 있습니다.

14.4 응력집중 : 재료의 어느 한 부분에 응력이 국부적으로 크게되는 현상

예를 들면, 단이 있는 힌지핀 부분, 철판의 타공면  등

사각 블럭에 타공 작업이 된 그림 2를 보시면 

응력 분포가 타공이 된 부분이 가장 크며 점점

포물선 형태로 작아짐을 나타내고 있습니다.

응력 분포가 가장 큰 부분을 최대응력 ≤ 허용응력

(최대응력은 허용응력 이하거나 같음)

 (그림 2)

■ 공칭응력 ( = 평균응력 )

    

여기서 (h-d)b 는 파괴되는 가상 면적으로 그림 2 에 주황색 선의 면적입니다.

또는

최대응력은 공칭응력과 비례하며, 같음 " = " 표현 시 비례상수가 적용됩니다. 

·

비례상수 ( = 응력집중계수 = 형상계수 ) = 

  

응력집중계수는 보통 실험으로 얻어낸 값