기계적특성

소개

세라믹, 금속, 폴리머의 대략적인 기계적 특성 요약

목차

5. 기계적 특성
5-1 금속
5-2. 세라믹 재료

본문내용

5. 기계적 특성
금속과 세라믹에 기계적인 힘을 가하면 그 재료는 형태가 달라지며(변형되며) 어떤 경우에는 파괴된다. 이러한 반응들은 재료의 기계적 성질과 특성에 따라 정의하게 되는데, 이 때 특히 중요한 것은 응력과 변형이다. 응력과 변형은 서로 다른 형태의 기계적 부하에 따른 물질의 거동을 특정 짓는데 이용된다. 전형적인 기계적 특성은 탄성계수(Elastic modulus)와 연성(Ductility)이다. 탄성계수는 어떤 주어진 응력에 의해서 야기된 가역적이고 시간에 무관계한 탄성변형을 정의하며, 연성은 물체가 파괴되지 않고 견디어 낼 수 있는 최대량의 변형을 정의한다. 결정의 탄성계수 등과 같은 몇 가지 기계적 성질들은 측정 조건에 무관한 물질 고유의 상수이다. 그러나 연성 등과 같은 다른 몇 가지 성질들은 측정의 외부 조건에 의해서 영향을 받으며, 특히 응력이 유지되는 시간 간격, 응력이 가해지는 속도와 온도 그리고 물질의 미세구조 등에 의해 영향을 받는다.
이 장에서는 재료의 중요한 기계적 특성에 관해 설명할 것이다. 특히 금속과 세라믹을 구분하여 각각의 특성에 관해 설명하겠다.

5-1 금속

5-1-1 응력과 변형률

응력과 변형률의 기본개념은 그림 5-1(a)에 보인 바와 같이 양단에 축 하중 P를 받는 균일단면 봉(Prismatic bar)으로 설명할 수 있다. 이 그림에서 축 하중은 봉의 균일한 신장을 일으키게 되고, 이때 봉은 인장(Tension)을 받는다고 말한다. 이 봉 내에 발생되는 응력(Stress)과 변형률(Strain)을 알아보기 위하여 그림 5-1(b)와 같이 하중을 가하기 전과 하중을 가한 후 늘어난 봉을 고려하자. 축 하중에 의해서 봉에 발생하는 내부 응력들은 절단면 m-n(그림5-1(b))에 발생된다. 이제 봉의 잘린 좌측부분을 자유물체로 분리하면(그림5-1(c)) 인장하중 P는 자유물체의 좌측에 작용하고, 우측에는 제거된 부분에 남아있는 작용력이 작용한다. 이 힘들은 마치 수압이 물에 잠긴 물체의 수평면에 연속적으로 분포되는 것과 같이 전단면에 걸쳐 연속적으로 분포된다. 이 힘의 세기(즉, 단위면적당 힘)를 응력(Stress)이라 부르며, 보통 그리스문자 σ로 표기한다.

참고자료

· 없음