고체역학 edit
| 후크의 법칙 (Hooke's law) |
고체역학 또는 재료력학은 외부하중을 받고 있는 고체 내에서 응력(stress)과 변황률(strain)이 미치는 영향을 연구하는 역학의 한 분야이다. 응력은 그 물체의 재료가 갖는 강도(strength)와 비교되는 값이며, 변형률은 물체의 변형을 나타내는 값이다. 또한 고체역학에서는 물체에 압축하중을 받을 떄의 안정성도 다룬다. 고체역학은 자동차,항공, 조선공학을 포함한 기계공학, 건축 및 토목공학의 주요 핵심 분야 중의 하나이다.
역사적인 발달과정 edit
고체역학의 기원은 17세기 초로 서슬러 올라가는데, 갈릴레오(Galileo Galilei)응 다양한 재료로 만든 막대와 보에 하중을 작용시키면서 재료에 따른 영향을 실펴보는 실험을 하고 기계적 성질을 측정하는 실험 크게 진보된 것은 18세기초에 이르러서였는데, 상베낭(Saint-Venant), 포이송(Poisson), 라에이(Gabriel Lamé), 나비에(Claude-Louis Navier)와 같은 학자들리 주로 프랑스에서 이 분야의 실험적 연구와 이론적 연구를 하였다. 고체역학의 기본적인 문제들이 많이 풀린 이후, 해를 거듭하면서 보다 복잡한 문제를 풀기 위해여 고등수학과 컴퓨터 기법을 이용할 필요가 생겼다. 그 결과, 이 한문분야는 탄성론(theory of elasticity)이나 소성론(theory of plasticity)과 같은 역학의 다른 영역까지 확정되어
근본적인 원리 edit
기본 역학은 힘이 작용하는 대상과 그 대상의 상태, 작용하는 종류 등에 따라서 아래와 같이 5가지로 분류된다[1].
- 정역학 (statics) : 힘에 평행조건에 대해 연구하는 학문
- 고체역학 (solid mechanics) : 고체 재료의 변화에 대한 학문
- 동여학 (dynamic) : 고체 재료의 운동에 대한 학문
- 유체역학 (fluid mechanics) : 유체의 변화 및 운동에 개한 학문
- 열역학 (thermodynamics) : 재료에서 열의 이동에 대한 학문
고체역학에서는 힘, 고체, 변형이라 3가지 개념을 중점적으로 다룬다. 힘은 물체 외부에 가해지는 외력과 물체 내부에 존재하는 내력으로 분류한다. 일반적으로 힘은 직진력(force)과 회전력(moment)을 포함한다. 고체역학에서는 물체에 가해지는 힘이 평형상태에 있기 위한 조건을 유도한다. 그 다음 고체는 재료의 물성치에 대한 정의를 유도한다. 물성치는 내력과 변형률의 관계식으로 나타낼 수 있다. 마지막으로, 변형은 물체 내부에 존재하는 내력에 의하여 물체가 변형하며 그 변형은 변형조건을 만족시켜야 한다. 고체역학에서는 변형(률)에 대한 정의를 유도한다.
연속체 역학과의 관계 edit
다음 표에서 볼 수 있듯이 고체역학은 연속체 역학의 중심에 자리 잡는다. 유변학 분야는 고체와 유체 역학 분야에 겹친다.
| 연속체 역학
연속 재료 물리학 연구
|
고체역학
정의된 모양을 가진 연속 재료의 물리학 연구 |
탄성 (Elasticity) [2]
외력에 의해 변형된 물체가 외력을 제거하면 원래의 상태로 돌아가려는 성질 | |
| 소성 (Plasticity) [3]
물체에 힘을 가해 변형시킬 때 영구적으로 변화하는 성질 |
유변학
(Rheology) 물질의 변형과 움직임을연구하는 과학분야 | ||
| 유체역학
힘을 가했을 때 변형되는 연속 재료의 물리학에 대한 연구 |
비뉴턴 유체
전단 응력과 변형 속도가 비례 관계에 있지 않은 유체 | ||
| 뉴턴 유체 (Newtonian fluid)
전단속도의 크기에 관계없이 일정한 점도를 나타내는 유체 | |||
관련 항목 edit
각주 edit
- R.C.Hibbeler, Mechanics of Materials, Ninth Edition in SI Units, ISBN 978-981-06-9436-4
- Stephen H. Crandall, Norman C. Dahl, Thomas J. Lardner, M. S. Sivakumar, An Introduction to Mechanics of Solids in SI Units, Third Edition, McGraw-Hill Education, ISBN 979-11-321-0069-0
외부 링크 edit
- ^ "Private. : 네이버 블로그". blog.naver.com. Retrieved 2019-05-31.
- ^ 관리자, 사이언스올. "탄성(elasticity) | 과학포털 사이언스올" (in Korean). Retrieved 2019-05-31.
- ^ "소성 : 네이버 지식백과". terms.naver.com (in Korean). Retrieved 2019-05-31.