변형률(strain)과 응력(stress)

탄성역학에서 "Strain"과 "Stress"는 서로 밀접하게 관련되어 있지만, 서로 다른 개념을 나타냅니다. 이 두 용어는 변형과 응력을 다루며, 재료의 물리적 특성과 반응을 설명하는 데 중요합니다.

Strain (변형률)

Strain은 외부 힘이나 하중에 의해 재료가 변형되는 정도를 나타냅니다. 이는 재료의 원래 길이 대비 변형된 길이의 비율로 정의됩니다. Strain은 무차원 양으로, 일반적으로 길이의 변화가 원래 길이에 비해 얼마나 큰지를 나타내는 비율로 계산됩니다.

• 정의: $$ \text{Strain} = \frac{\Delta L}{L_0} $$
  여기서, ( \Delta L )은 길이의 변화, ( L_0 )는 원래의 길이입니다.
• 종류:
  • 선형 변형률: 한 방향으로의 변형을 측정합니다.
  • 전단 변형률: 모양의 변형을 측정합니다.

Stress (응력)

Stress는 외부 힘이나 하중이 재료 내부에 유도하는 단위 면적당 힘을 나타냅니다. Stress는 재료가 외부 힘에 어떻게 반응하는지를 설명하며, 단위는 일반적으로 파스칼(Pa) 또는 뉴턴/제곱미터(N/m²)입니다.

• 정의: $$ \text{Stress} = \frac{F}{A} $$
  여기서, ( F )는 가해진 힘, ( A )는 그 힘이 작용하는 면적입니다.
• 종류:
  • 인장응력: 재료를 늘리려는 힘에 의해 발생.
  • 압축응력: 재료를 압축하려는 힘에 의해 발생.
  • 전단응력: 재료의 평면을 따라 미끄러뜨리려는 힘에 의해 발생.

요약

• Strain: 외부 힘에 의해 발생하는 재료의 변형 정도를 나타내며, 무차원 양입니다.
• Stress: 외부 힘이 재료 내부에 유도하는 단위 면적당 힘을 나타내며, 파스칼(Pa) 등의 단위로 표현됩니다.

이 두 개념은 탄성역학에서 재료의 거동을 설명하는 데 핵심적인 역할을 합니다. Stress와 Strain의 관계는 일반적으로 훅의 법칙(Hooke's Law)을 통해 설명되며, 이는 탄성 한계 내에서 두 양이 비례함을 나타냅니다.