한양대학교 기계공학부 재료역학 중간고사 대체 보고서 (왕과제) A+ 보고서

소개

한양대학교 재료역학 중간대체 보고서입니다.
주제: '동일한 재료를 사용한 서로 다른 제품에 대한 공학적 설계 관점에서의 분석'
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목차

1. 서론
1) 도입
2) 전제
3) 기본 이론

2. 본론
1) 재료와 제품
2) 공학적 설계 관점에서 분석

3. 결론

4. 참고문헌

5. 후기

본문내용

Abstract
본 보고서는 공학적 설계의 관점에서, 동일한 재료를 사용하지만 그 목적과 형상이 다른 두 제품을 각각 분석하고 비교한다. 2024 알루미늄 합금을 재료로 채택하였다. 먼저 본격적인 분석에 앞서 알루미늄 합금의 기본 성질과 원리에 대해 먼저 조사하였다. 알루미늄 합금을 사용하는 항공기의 날개와 바벨 운동기구의 형상을 직접 가정하고 작용하는 응력과 하중을 계산하였다. 이에 알루미늄 합금이 해당 제품들의 재료로서 적합한지 판단하고 고찰해보았다.

1. 서론
1.1 도입
역학은 물체의 힘을 가했을 때의 운동을 다루는 학문이다. 만약 물체가 매우 견고하여 물체 내부의 변형이 없다면(Rigid body) F=ma의 뉴턴 법칙을 따른다. 그러나 물체가 변형을 한다면, 후크의 법칙에 따라 변형이 생기고 내부에 응력이 발생하게 된다. 재료역학은 외력에 의한 재료 내부의 응력과 변형을 다루는 학문이다.

재료에는 여러 가지 형태의 하중이 작용한다. 재료역학에서는 주로 인장(압축) 하중, 비틀림 하중, 굽힘 하중의 세 가지 하중을 다룬다. 하중의 종류에도 여러 가지가 있지만, 그 하중을 받는 재료의 종류에 따라 변형 정도의 차이가 발생한다. 금속과 비금속 물질을 놓고 비교한다면 금속 원자와 비금속 원자의 결합 방식에 있어 큰 차이가 발생한다. 금속 중에서도 철, 아연, 마그네슘, 알루미늄 등 다양한 원자의 금속이 존재하며 이에 따른 물성치(young’s modulus, shear modulus 등)가 다르므로 같은 하중 하에서도 변형이 다르게 발생한다.

동일한 원자 종류의 재료에 동일한 하중을 가한다 하더라도, 재료의 ‘구조(형상)’에 따라 작용하는 힘이 다르게 된다. 어떠한 제품을 설계할 때 제품의 목적에 따라 구조를 결정한다. 제품의 구조는 전체 형상에 의해 결정된다. 일례로 Beam에 굽힘 하중을 가하게 되는 경우를 가정해보자.

참고자료

· 김태원, 2023, 재료역학2 강의노트 1
· ‘Royal society of Chemistry’, Property of pure Aluminum,
· https://www.rsc.org/periodic-table/element/13/aluminium
· ‘Research Gate’, Properties of 2024 Aluminum,
· https://www.researchgate.net/figure/Physical-and-Mechanical-Properties-of-Aluminum-2024-T3-Material-Selected-for-the-Ribs_tbl6_267329358(4) ‘INTRODUCCIÓN A LA CIENCIA DE LOSMATERIALES Y SUS PROPIEDADES’,2018,Ane Miren García Romero 외 1명, OCW
· The most efficient winglet on airplane, Boeing,
· https://www.boeing.com/commercial/737max/737-max-winglets/
· Ferdinand P. Beer, 2018, Mechanics of Materials 8e, McGraww-Hill
· 김태원 등, 2010, 기계재료학 6판, 문운당