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> 운영자 님의 글 "답변:김동석 님의 글 "너무 기초적인 질문이라서 긁적"
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> > 김동석 님의 글 "너무 기초적인 질문이라서 긁적 긁적"
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> > 기계를 전공하고 있는 학생입니다. 주응력(principal stress)의 의미는
> > 무엇인지? 또 정수압 압력은 아무리 높아도 재료의 항복에 영향을 미치지
> > 않는다고 하는데 왜 그런지 궁금합니다.
> > 고수님들의 지도를 부탁드립니다.
>
> -------------- 답 변 --------------
> 기초적인 질문이라서 주저하셨나본데 제 생각은 이렇습니다.
> 단순히 식을 암기하는 것은 오래가지못하고 응용이 어렵습니다.김동석님이 질문해주신 내용은 재료역학에서 근본적인 것이기 때문에 중요하며 또 개념을 이해하는 것만큼 중요한게 없다고 생각합니다.
> 즉, 김동석님처럼 기본 개념적인 것을 이해하려고 많은 의문을 갖는것이 중요하다고 생각합니다.
>
> 주응력의 의미
> - 어떤 물체에 외력이 가해지면 일반적으로 그 물체 내부의 element에는 σx, σy, σz의 normal stress와 τxy, τyz, τzx 의 shear stress가 발생하게 됩니다.그런데 이 응력들은 element의 각도의 변화에 따라 그 크기가 연속적으로 변하게 됩니다.
> 주응력(Principal stress)이란 element의 각도를 이와같이 연속적으로 돌려보는 과정에 Shear Stress τ가 "영"이되는 각이 나옵니다.(Mohr Circle 아시죠. Mohr Circle의 개념과도 비교해 보세요)
> 이때의 stress를 주응력이라고 하며 이때의 각을 주응력각이라고 합니다.
> 이와 같은 주응력이 중요한 의미를 갖게되는 것은 복잡한 응력을 받는 부품 또는 구조물에서 통상적으로 이 값이 설계에 활용되기 때문입니다.
>
> 정수압(hydraustatic Pressure)하에서의 역학적특성
> - 만일 작은 쇠구슬을 바닷속 깊숙히 빠뜨렸을때를 생각해보면될것같습니다.
> 이경우 쇠구슬 내부의 아주작은 가상의 6면element를 생각해보면 x,y,z방향의 수압은 동일할 수 밖에 없겠죠.(σx = σy = σz = σ)
> 즉, 이와같은 상태에서는 element내부에 "어떠한 각도에서도" 전단응력은 발생하지 않게됩니다. (Mohr circle 수식을 보면 아시겠지만 이런 상황에서는 Circle이 점으로 나타나게되지요)
> 이경우 모든 단면이 Principal plane이되고 즉, 어느단면에서도 Shear stress가 발생하지 않으므로 소성변형을 일으키기 위한 Dislocation의 이동은 없습니다. 이런 이유로 항복점에 무관하게 소성변형은 없습니다.
> 참고로 시편 인장시험을 할때 외부에서 단순히 보기에는 1축 인장하중하에서는 내부에 단순히 1축 인장응력만이 걸리는 것으로 오해할수있는데 실제로 내부적으로는 45도 각도에서 최대전단응력이 발생하게 되어 파단에 이르게 됩니다.(이것도 Mohr Circle을 통해 이해해 보세요)
> 도움이 되시길 바랍니다.

-------------- 답 변 --------------

공학적인 개념을 이해하는데 많은 도움이 되었습니다.
다시 한 번 진심으로 감사드립니다.
앞으로도 종종 부탁드리겠습니다

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> 김동석 님의 글 "너무 기초적인 질문이라서 긁적 긁적"
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> 기계를 전공하고 있는 학생입니다. 주응력(principal stress)의 의미는
> 무엇인지? 또 정수압 압력은 아무리 높아도 재료의 항복에 영향을 미치지
> 않는다고 하는데 왜 그런지 궁금합니다.
> 고수님들의 지도를 부탁드립니다.

-------------- 답 변 --------------
기초적인 질문이라서 주저하셨나본데 제 생각은 이렇습니다.
단순히 식을 암기하는 것은 오래가지못하고 응용이 어렵습니다.김동석님이 질문해주신 내용은 재료역학에서 근본적인 것이기 때문에 중요하며 또 개념을 이해하는 것만큼 중요한게 없다고 생각합니다.
즉, 김동석님처럼 기본 개념적인 것을 이해하려고 많은 의문을 갖는것이 중요하다고 생각합니다.

주응력의 의미
- 어떤 물체에 외력이 가해지면 일반적으로 그 물체 내부의 element에는 σx, σy, σz의 normal stress와 τxy, τyz, τzx 의 shear stress가 발생하게 됩니다.그런데 이 응력들은 element의 각도의 변화에 따라 그 크기가 연속적으로 변하게 됩니다.
주응력(Principal stress)이란 element의 각도를 이와같이 연속적으로 돌려보는 과정에 Shear Stress τ가 "영"이되는 각이 나옵니다.(Mohr Circle 아시죠. Mohr Circle의 개념과도 비교해 보세요)
이때의 stress를 주응력이라고 하며 이때의 각을 주응력각이라고 합니다.
이와 같은 주응력이 중요한 의미를 갖게되는 것은 복잡한 응력을 받는 부품 또는 구조물에서 통상적으로 이 값이 설계에 활용되기 때문입니다.

정수압(hydraustatic Pressure)하에서의 역학적특성
- 만일 작은 쇠구슬을 바닷속 깊숙히 빠뜨렸을때를 생각해보면될것같습니다.
이경우 쇠구슬 내부의 아주작은 가상의 6면element를 생각해보면 x,y,z방향의 수압은 동일할 수 밖에 없겠죠.(σx = σy = σz = σ)
즉, 이와같은 상태에서는 element내부에 "어떠한 각도에서도" 전단응력은 발생하지 않게됩니다. (Mohr circle 수식을 보면 아시겠지만 이런 상황에서는 Circle이 점으로 나타나게되지요)
이경우 모든 단면이 Principal plane이되고 즉, 어느단면에서도 Shear stress가 발생하지 않으므로 소성변형을 일으키기 위한 Dislocation의 이동은 없습니다. 이런 이유로 항복점에 무관하게 소성변형은 없습니다.
참고로 시편 인장시험을 할때 외부에서 단순히 보기에는 1축 인장하중하에서는 내부에 단순히 1축 인장응력만이 걸리는 것으로 오해할수있는데 실제로 내부적으로는 45도 각도에서 최대전단응력이 발생하게 되어 파단에 이르게 됩니다.(이것도 Mohr Circle을 통해 이해해 보세요)
도움이 되시길 바랍니다.