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재료(고체)역학에서 고체의 운동, 변형과 안정성을 표현할 때에는 변위, 변형률, 응력을 사용합니다. 즉 재료(고체)역학은 여러가지 종류의 하중을 받는 재료에 나타나는 응력, 변형, 변형률 등을 고려하여 재료의 안전성 여부를 연구하는 것에 목적이 있습니다.

재료역학 도심

[재료역학] 개념정리#1. 기본 용어

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[재료역학] 개념정리#1 기본 용어

2-1 정의

2-2 작용 방식 기준

2-3 분포 상태 기준

3-1 정의

3-2 종류

4-1 정의

4-2 종류

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[재료역학] 개념정리#1. 기본 용어

1. 재료역학

물질에는 기체, 액체, 고체, 세 가지 상태가 있습니다.

기체, 액체는

용기에 담겨 있지 않고서는 스스로 위치와 모양을 유지할 수 없습니다.

고체는

용기에 담겨 있지 않아도 스스로 위치와 모양을 유지합니다.

이처럼 고체의 가장 큰 특징은 스스로 자신의 위치와 모양을 유지할 수 있는 것이며,

재료(고체)역학은 외부의 작용에 의한 고체의 위치와 모양의 변화, 그리고 이에 따른 모양의 유지가능 여부를 연구하는 분야입니다.

재료(고체)역학에서 고체의 운동, 변형과 안정성을 표현할 때에는 변위, 변형률, 응력을 사용합니다.

즉 재료(고체)역학은 여러가지 종류의 하중을 받는 재료에 나타나는 응력, 변형, 변형률 등을 고려하여 재료의 안전성 여부를 연구하는 것에 목적이 있습니다.

2. 하중

2-1 정의

기계, 기계구조물에 가하는 외력

SI단위(system international) : F=ma, 1N=1Kg x 1m/s2

중력단위 : W=m x g, 1Kgf=1kg x 9.8m/s2

거리 질량 시간 힘 일 동력 SI단위 m Kg Sec 1N=1kg*m/s2 1J=1N x 1m 1W=1J/sec 중력단위 m Kgf*s2/m sec kgf Kgf*m 1ps=75kgf*m/sec

2-2 작용 방식 기준

(1) 축하중(axial load)

재료를 잡아당겨 늘리는 인장하중(tensile load)과 재료를 압축하여 줄어들게 하는 압축하중(compressive load)

(2) 전단 하중(Shearing load)

하중의 작용선이 재료의 축선과 수직하게 물체를 자르는 형태로 작용하는 하중

(3) 비틀림하중(twisting load)

축에 비틀림을 일으키는 하중 (비틀림모멘트가 작용)

(4) 굽힘하중(bending load)

재료의 축선에 수직으로 작용하여 굽힘을 일으키는 하중

2-3 분포 상태 기준

(1) 집중 하중 (concentrated load)

하중이 한 점에 집중하여 작용하거나 아주 짧은 거리에 모여 작용하는 경우

(2) 분포 하중 (distributed load)

하중이 일정한 길이 또는 면적에 분포되어 작용하는 경우

균일분포하중 – 어느 구간에 걸쳐서 하중이 균일하게 작용

비균일분포하중 – 어느 구간에 걸쳐서 하중이 불규칙하게 작용하는 하중

(3) 이동 하중 (movable load)

하중의 작용점이 시간에 따라 변하는 경우 (예 : 차량의 다리 위 이동)

3. 응력 (stress, σ)

3-1 정의

재료에 하중이 가해지면, 그 하중에 대응하는 내부 저항력(내력)이 발생하고 이 힘을 응력이라 합니다.

즉, 외부작용에 대해 재료가 모양을 유지하는데 요구되는 힘인 내부 저항력을 응력이라 하고, 재료의 강도적인 안전성을 평가하는 기준이 됩니다.

단면적이 A인 봉에 축방향의 하중 P가 작용하였을 때, 응력은 단위면적당 작용하는 힘으로 정의 됩니다.

# 단위

미터계 단위 : Kgf/mm2, Kgf/cm2

SI단위 : N/m2 (Pa), KPa, MPa

USCS단위 : lb/in2 (pound per squre inch, psi)

# 압력=외력, 응력=내력

3-2 종류

(1) 인장응력

인장 하중에 의한 응력

(2) 압축응력

압축 하중에 의한 응력

(3) 축응력

축응력=수직응력=법선응력

축하중에 의한 하중으로 단면에 수직인 응력

(4) 단순응력상태

인장 또는 압축만을 받을 때 횡단면에는 균일한 수직응력이 생기며, 이 수직응력의 합력이 P가 되는 응력상태

4. 변형률 (strain, ε)

4-1 정의

외력 P에 의해 길이 l인 봉이 힘의 방향으로 δ만큼 늘어났다고 가정할 때

원래 길이 l에 대한 신장량 δ의 비 입니다.

즉, 원래의 길이에 대한 변화량 입니다.

변형률은 단위가 없는 무차원 수 입니다.

4-2 종류

(1) 인장변형률(tensile strain)

봉이 인장될 때의 변형률

(2) 압축변형률(compressive strain)

봉이 압축될 때의 변형률

(3) 수직변형률(normal strain)

수직응렬과 관계되는 변형률

일반기계기사 재료역학 요점정리

기계를 전공하신 분들이라면 한번 도전해보고 싶은 일반기계기사 자격증의 3역학 중 1과목 재료역학입니다. 일반기계기사는 4학년 때 처음으로 준비했던 자격증으로 기사 자격증에 대한 막연한 두려움 때문에 한 번에 합격하고자 많은 시간을 들였던 것 같습니다. 일반기계기사를 공부하면서 이론을 노트에 싹 정리하고 공식 이해 후 기출문제를 풀었던 기억이 새록새록하네요. 노트에 정리한 자료를 공유드리고 싶은데 낡아져서 스캔해도 깔끔하지가 않더라고요. 따라서 제가 가지고 있던 자료 중 일부를 올려보도록 하겠습니다. 재료역학은 건설기계설비기사와 일반기계기사의 공통과목이니 같이 보시면 됩니다 🙂

일반기계기사 재료역학 요점정리

재료역학 요약정리

재료역학을 준비하시는 분들께서는 간단하게 공식만 정리된 자료를 찾기 이전에 이론적인 부분은 한번 되짚고 가셔야 합니다. 공식 백날 외워봤자 일반기계기사에서는 이해를 못 하면 취득하는 의미가 없다고 생각합니다. 일반기계기사를 취득하는 목적이 4학년까지 배운 기계공학적 지식 정리를 마치고 공기업과 사기업 준비에 임하는 데 있습니다. 그러니 취업할 때까지 함께 갈 일반기계기사 책은 한 권 꼭 장만하시고 자료는 틈날 때 휴대폰, 태블릿으로 보시면 되겠습니다.

첫 번째 자료는 책만큼 세세하지 않지만 그림과 공식 및 일부 설명을 통해 간략하게나마 이해를 도울 수 있는 자료입니다. 총 12page로 응력과 변형률 파트부터 기둥 파트까지 정리돼 있습니다. 재료역학은 응력과 변형률, 항복 강도, 극한 강도, 변형률, 보, 기둥 등 많은 파트가 있으나 특히 보를 이해하나 못하나에 따라 점수가 천차만별일 테니 보 파트의 외팔보, 단순보, 부정정보 그리고 모멘트법 꼭 직접 공식을 유도해보시는 것을 추천드립니다. 재료역학 문제 스타일만 보면 되게 단순해 보이지만 공식들을 이해하지 못하면 정답 근처에도 가지 못합니다. 이해만 하면 쉬워지는 과목이고 나중에 공기업 전공 준비하실 때 분명 크게 다가올 겁니다.

중요한 개념들을 말씀드리자면 모어원, 모멘트, BMD&SFD 선도, 보 응력, 보 처짐, 단순보, 외팔보 및 부정정보 🙂

재료역학 요점정리

위 자료는 많이 익숙할 수 있습니다. kjunghoon88님이 기계기사카페에 올려주신 자료로 그림과 공식이 3page에 걸쳐 깔끔하게 정리되어 있음을 볼 수 있습니다. 언제 다 외우나 싶지만 폰에 저장해두셔서 문제를 풀 때마다 틈틈이 봐주시면 기억이 누적됨에 따라 문제를 보면 나도 모르게 공식부터 떠오르시게 될 겁니다.

재료역학 공식 정리

7page로 구성된 공식 정리 자료입니다. 따로 그림은 없지만 고체역학 전반적인 공식은 전부 들어가 있다고 보시면 되겠습니다. 제일 좋은 건 본인이 직접 깔끔하게 정리해서 공부할 때마다 보는 게 가장 좋더라고요. 하지만 그럴 시간이 없는 여러분께서는 위 자료 중 보기 괜찮다 싶은 아래 재료역학 요점정리 자료를 다운로드하으셔서 꾸준히 보시면 고체역학 고득점에 가능하다 봅니다.

재료역학 요점정리 PDF

아이패드로 깔끔하게 정리된 일반기계기사 재료역학 요점정리 PDF 입니다. 20Page로 다른 자료들보다 양이 많지만 가독성이 좋아서 프린터 하시거나 태블릿 pc에 넣어 다니면 공부하기 편하실 거예요. 다만 주의하셔야 할 것이 보의 처짐부터는 일부 내용이 빠져있을 수 있어서 개인적으로 포스트잇이나 메모지로 추가해주시는 게 좋겠습니다. 이 자료는 따로 업로드하지 않고 블로그 링크를 남기도록 하겠습니다. 블로그 홍보 🙂

재료역학 요약정리.pdf 4.94MB

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재료역학 요점정리.pdf 0.46MB 재료역학 요점정리.hwp 0.90MB 재료역학 공식 정리.pdf 0.40MB

일반기계기사 재료역학 유튜브

일반기계기사 재료역학을 공부하시는 분께 도움될 무료 영상을 소개해드리려고 합니다. 물론 일반기계기사 필기 유료 인강이 돈을 내는 만큼 합격에 큰 도움이 될 테지만(랑쌤 에듀, 위을복, 정영식 등) 여러 이유 때문에 부담되시는 분들은 본인 의지만 있다면 유튜브로도 충분히 공부할 수 있다고 생각합니다.

내가 이해한 기계공학 (WIU of Mech)

Raf 기계스토리

요즘은 위 두 유튜브를 많이들 챙겨보시는 것 같습니다. 특히 Raf 기계스토리는 일반기계기사 필답형 공부하시는 분들도 많이들 보시는 것으로 일반기계기사 합격 수기에도 남겨뒀었습니다. 입소문 많이 타서 너도나도 챙겨보시는 중이죠. 영상도 그렇게 길지 않으니깐 시청에 부담이 없으실 겁니다. 제가 보던 다른 영상들은 오래된지라 영상이 깨끗하지 않아 제외시켰습니다. 추가로 보면 좋은 영상이 있다면 댓글 남겨 주시면 시청 후 반영하도록 하겠습니다 🙂

일반기계기사의 3역학 중 첫 번째 과목인 재료역학 요점정리 자료를 안내드렸습니다. 사실 개인적으로 받은 미친 퀄리티의 역학 자료가 있긴 하지만 공유를 못 해 드려서 아쉽습니다. 하지만 위의 자료로도 일반기계기사 필기 정도는 무난하게 합격하실 수 있으니 책과 자료로 공부해보시길 바랍니다.

일반기계기사 열역학 요점정리

일반기계기사 유체역학 요점정리

일반기계기사 필기 – 재료역학 정리 PDF

일반기계기사 합격 후기

일반기계기사&기계설계기사 통합 및 개정

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일반기계기사 시험대비 핵심 요점 요약 정리 3과목 재료역학 정리! 첨부파일!

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재료역학(材料力學, Strength of materials, mechanics of materials)은 기계, 건축물, 다리 따위의 구조물을 이루는 재료의 역학적 성질을 연구하는 학문이다. 재료역학의 주 목적은, 구조물의 안전한 설계에 있어서 핵심이 되는 거동 해석을 위해 필요한, 구조물 및 그 부재들에 작용하는 하중에 따른 응력, 변형과 변형률을 결정하는 것이다.

재료역학은 응용역학의 분야로서 여러 종류의 하중에 대한 고체의 거동을 다루는 학문이다. 여기서 고체란 보통 공학 재료로 사용되는 축하중(axial load)이나 비틀림을 받는 봉, 굽힘을 받는 보, 압축을 받는 기둥 등을 뜻한다. 일반적으로 질점이나 강체를 다루는 정역학이나 동역학과 비슷하지만, 그 다루는 대상이 다르다. 재료역학은 토목공학, 기계공학, 건축공학 등의 여러 공학 분야와 관련이 있다. 보통 보, 기둥, 축과 같은 구조 부재의 응력과 변형을 계산하기 위해 다양한 방법을 참고한다. 이러한 방법들은 구조물에 작용 하중가 가해졌을 때의 반응과 그 항복강도(en:yield strength), 극한강도(en:ultimate strength), 영률, 푸아송비 따위의 물질의 특성을 고려하는 다양한 파괴 유형의 실현 가능성을 예상하기 위해 동원된다. 또한 기계적 요소의 거시적인 특성들, 즉 그 길이, 너비, 강도, 경계 조건 같은 기하학적 특성들과 구멍과 같은 기하학상의 급격한 변화가 고려된다.

완전한 형태의 이론은 구조의 1차원, 2차원적인 부재들의 작용을 고려하면서 형성되기 시작했는데, 부재에 작용하는 응력의 상태는 2차원적으로 근사될 수 있고, 그리고는 자재의 탄성, 소성 작용에 대한 보다 완전한 이론을 만들어내기 위해 3차원상으로 일반화시킬 수 있다. 스테판 티모셴코는 재료역학을 설립하는 데 제일 큰 영향을 끼친 선구자이다.

재료역학에서 재료의 강도는 파괴나 소성 변형(plastic deformation) 없이 작용 하중(applied load)을 견딜 수 있는 능력이다. 재료역학에서는 재료에 작용하는 힘과 그 결과 나타나는 변형을 다룬다. 기계적인 부재에 적용된 하중은 물체 안에 응력이라 불리는 내력(internal force)을 발생시키며 응력은 단위체(unit basis) 상에서 표현된다. 재료에 작용하는 응력은 다양한 형태의 변형을 유발하며, 이는 결국 재료를 완전히 파괴시킨다. 재료의 변형은 단위체 상에서 표현될 경우 변형률(strain)이라 불린다. 하중은 축상(압력, 장력) 혹은 회전상(전단력)으로 가해질 수 있다. 기계적인 재료에서 생겨나는 응력과 변형은 그 부재의 작용 하중 용량을 측정하기 위해 반드시 계산해야 한다. 이를 위해서는 부재의 기하학적 특성, 제한조건, 작용 하중, 물질적 특성에 대해 완전히 파악하고 있어야 한다. 이렇게 완전히 피악하고 나면 부재의 어떤 부분이든 응력과 변형을 계산할 수 있다. 일단 부재의 응력과 변형을 파악하고 나면, 부재의 강도(작용 하중 용량), 변형(강성의 품질), 안전성(원래의 배열을 유지하는 능력)을 계산할 수 있다. 그 다음 계산된 응력을 재료 항복(material yield), 극한강도 등의 부재의 강도의 척도와 비교할 수 있다. 계산된 부재의 휨은 부재의 용도에 기반한 휨 기준(deflection criteria)들과 비교할 수 있다. 계산된 부재의 좌굴 하중은 작용 하중과 비교할 수 있다. 계산된 부재의 강성과 질량 분포는 부재의 동적 반응을 계산하고 부재가 사용될 acoustic environment(음향적 환경??)과 비교하는 데 활용할 수 있다.

재료의 강도는 그 이상 부하를 가하면 하중을 제거하더라도 이전과 같은 형태로 완전히 돌아오지 못해 부재가 영구적으로 휘어질 정도로 변형되는 응력-변형도 선도 위의 어떤 점(항복 강도)을 의미한다. 극한강도는 부재의 응력이 도달할 수 있는 최대치를 나타낸다. 파괴강도는 부재가 파괴되는 최소 응력 수치를 나타낸다.

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