한양대학교 김태원교수 왕숙제 보고서 (연속성, 균질성, 등방성)

소개

2020년도 2학기 한양대학교 재료역학2 김태원교수님 강의 중간고사 대체과제 왕숙제 보고서입니다.
주제 : 미시조직 사진을 참조하여 "Strength of Materials"의 기본가정 (연속성, 균질성, 등방성) 에 대해 논술하라.

목차

Ⅰ. 서론

Ⅱ. 본론
1-1. 3대 기본가정 : 연속성, 균질성, 등방성
1-2. 3대 기본가정 하의 재료의 거동
2-1. 이상 재료와 실제 재료의 비교
2-2. 불연속성
2-3. 비균질성
2-4. 이방성

Ⅲ. 결론

Ⅳ. 참고문헌

본문내용

재료역학(mechanics of materials)은 공학설계에 필요한 필수 기본역학중 하나이다. 재료역학에서는 기계 및 구조물의 부재에 외력이 작용할 때 발생되는 변형과 응력에 관한 사항을 다룬다. 이 때, 다양한 문제를 간단하게 다루기 위해서 연속성, 등방성, 균질성을 갖는 재료를 전제하고 이야기를 시작한다. 실제로 많은 공업용 재료들이 거시적 관점에서 근사적으로는 연속적이고 균질이며 등방성이다. 예를 들어, 강은 의 체적 안에 임의의 방향을 갖는 수천 개의 결정들을 가지고 있지만, 강을 재료로 하는 대부분의 문제에서 다루는 물체의 크기가 결정 하나의 크기에 비해 훨씬 크다. 이처럼 실제 우리가 관심을 가지고 해석하고자 하는 물체의 크기가 비교적 매우 크다보니 재료의 조성에 관한 위의 3가지 가정은 실제로 많은 경우 상당히 효과적이다.

그러나 현실에는 이러한 접근이 무색할 정도로 다른 거동을 보이는 특이한 성질의 물질들이 존재한다. 예를 들어, 목재는 대표적인 이방성재료(anisotropic material)로, 방향에 따라 상이한 성질을 갖는다. 또한, 수용 가능한 오차범위 내의 거동을 보이는 재료라 하더라도 이는 어디까지나 가정이므로 엄밀히 말하면 실제와는 조금 차이가 있다. 실제로는 재료 내에 수많은 공공(void)들이 있기 때문에 곳곳에 불연속적인 곳과 불균일한 곳이 산재해 있다.

때문에 불연속성과 비균질성, 이방성이 어떠한 영향을 미치는지 아는 것은 재료의 거동을 이해하는데 있어 중요하다. 우선 미시적 관점에서 재료를 보며 3가지 성질에 대해 확인하고자 한다. 불연속성에서는 응력과 변형의 관점에서 어떤 변화가 있는지 생각할 것이다. 그리고 비균질성과 이방성에 대해서는 실제 재료의 미시조직의 변화와 그 차이를 보며 어떤 영향이 생기는지에 대해 생각해보도록 하겠다.

1-1. 3대 기본가정 : 연속성, 균질성, 등방성
미시적 관점에서 모든 물질은 엄밀히 말해 불연속(discontinuous)으로, 분자나 원자 등의 작은 입자로 구성되어 있다.

참고자료

· R.C.Hibbeler, 2015, 재료역학 9th edition, Protec media, pp.22~24.
· 홍성인, 2002, 연속체역학, 문운당, pp.1~2.
· 홍성인, 2002, 연속체역학, 문운당, pp.240.
· James M. Gere 외 1인, 2012, Gere의 핵심 재료역학, 북스힐, pp.20.
· 김태원 외 2인, 2010, 기계재료학 제2판, pp.35~42.
· 김태원 외 2인, 2010, 기계재료학 제2판, pp.147~166.
· 김태원 외 2인, 2010, 기계재료학 제2판, pp.407~408.