여행하는 코딩끄적끄적

목차 Strain Life Curve 란? 앞서 포스터에서 SN Curve에 대해 공부하였습니다(https://scribblinganything.tistory.com/553). SN Curve란 Stress(응력)과 Life 사이클과의 관계를 표현한 그래프입니다. SN Curve에서 탄성 구역(Elastic Region)과 소성 구역(Plastic Region)을 표현하는 재료들이 종종 있기는 하지만 대부분의 재료들은 Stress의 특성에 의해 탄성 구역에 대한 정보 표기만 되어 있습니다. SN Curve는 Stress(응력)과 Strain(변형률) 사이 선형성(Linear)이 유지되는 탄성 구간 분석이라는 한계가 있음 피로도(Fatigue) 분석 관점에서 Strain Life Curve (EN Curv..

목차 SN Curve 란? SN Curve에서 S는 Stress(응력)을 의미 합니다. N은 Number of Cycles to Failure로 시편이 파손(Failure)가 발생하기 까지의 횟수(Cycle)를 의미 합니다. 즉, SN Curve는 AC 파형처럼 반복되는 응력(Stress)과 Failure가 발생하는 반복 횟수의 관계를 보여주는 그래프입니다. SN Curve는 독일 과학자 August Wöhler에 의해 개발되었습니다. 아래 그림은 nCode 소프트웨어의 재료 DB 중에 알루미늄 합금의 SN 그래프입니다. 응력에 따라 Life의 횟 수가 변화는 것을 빨간선을 따라 확인할 수 있습니다. 그래프는 위 그림처럼 Log 단위로 표현 합니다. SN Curve의 특징을 정리하면 아래와 같습니다. 시..

목차 Goodman 관계식이란? (Goodman-Haigh / Haigh-Soderberg diagram) Goodman 관계식이란 간단하게 설명하면 평균(Mean) 응력(Stress)과 응력의 진폭(Alternating Stress)의 관계를 피로도 수명(Fatigue life) 관점에서 설명한 수식(Equation)입니다. 수식은 아래와 같습니다. σa : 응력 크기(Stress Amplitude, Alternating Stress) σm : 평균 응력(Mean Stress) σw : 피로 한계(Fatigue Limit) σb : 최대 인장 강도 (UTS, Ultimate Tensile Strength) n : Factor or safety Goodman 관계식 특성 및 전개 방법 Goodman 수식..

목차 피로도 분석(Fatigue Analysis)에서 변형률(Strain)의 의미 시편의 피로도 분석(Fatigue Analysis)을 위해서는 아래 둘 중 하나의 입력 값이 필요 합니다. 응력(Stress) 변형률(Strain) 현실에서는 Fatigue 계산을 위해 스트레인 게이지(Strain Gauge)를 사용해서 스트레인 값으로 분석을 합니다. 응력(Stress)을 사용해서 피로도 분석을 하기에는 여러가지 한계가 있기 때문입니다. Stress 측정 값이 가지는 한계는 아래와 같습니다. Stress 값 측정이 어려움 탄성 구간(Elastic Region)에서만 적용 가능 Stress 측정을 위한 현장에서 사용하는 센서는 제가 아는 한도에서는 없습니다. 그리고 앞서 포스터에서 Stress와 Strain..

목차 Young's Modulus 이란? 시편(Load)에 일정한 힘(Force)를 가하면 시편은 힘에 비례해서 변형되게 됩니다. 이때의 재료의 성질은 선형성(Linear)을 띄고 있다고 합니다. 위 그래프에 대한 설명은 앞서 포스터에서 간략하게 하였습니다.(https://scribblinganything.tistory.com/545) 그래프에서 항복강도(Yield Strength)라고 불리는 지점 전까지의 구간을 탄성 구간(Elastic Region)이라고 합니다. 탄성 구간(Elastic Region) : 항복 강도 지점 전까지의 Strain 구간 여기 선형(Linear) 구간에서 영율 값 E를 만들어 냅니다. 수식은 아래와 같습니다. 위 수식은 탄성 구간에서만 적용 됩니다. 참고로 이러한 선형의 관..

목차 응력(Stress)이란? 응력(Stress)과 변형률(Strain)은 제품의 내구성(Durability)과 피로도(Fatigue)를 분석할 때 기본이 되는 측정 값입니다. 응력이란 그리스 문자로 σ 로 표현하고 시그마(Sigma)로 읽습니다. 간단하게 면적 당 받는 힘입니다. 단위는 파스칼 (MPa)을 사용 합니다. 수식은 아래와 같습니다. 면적이 A0인 표면에 힘 F가 가해질 때 응력은 위와 같이 표현 됩니다. 변형률(Strain)이란? 시편(DUT)이 받는 변형의 정도를 의미합니다. 예를 들어 어떤 시편에 인장력이 가해 졌을 경우 해당 시편은 인장력 방향에 의해 길이가 변하게 됩니다. 변형률은 측정 지점의 원래 길이에서 변화율의 비로 표현됩니다. 수식은 아래와 같습니다. 그리스 문자 ε 로 표현..

목차 레인플로 카운팅(Rainflow Counting) 정의 Rainflow Counting은 시간 도메인에서 하중(Load)의 변화를 측정해서 피로도(Fatigue)의 사이클(Cycle)을 구해주는 알고리즘(Algorithm)을 의미합니다. 여기서 하중은 아래의 3가지 값을 의미 하는데 Rainflow Counting을 사용하기 위해서는 Stress(응력)으로 변환해서 사용 합니다. Stress Strain Force 응력 카운팅(Stress Counting)의 어려움 위 그림은 시간이 흐름에 따른 Stress(응력, 하중)이 일정한 주기로 Loading, Unloading 하는 그래프 입니다. 위 그래프는 일정 사이클로 10~-10MPa의 힘이 반복되는 간단한 그래프로 약 9 사이클의 Counting..

목차 변형률이란? (Strain, Strain Rate) 응력(Stress)에 의해 재료에 변형(Deformation)이 발생하고 변형의 정도를 변형률이라고 함 변형의 종류는 크게 아래와 같이 2가지로 분류됨 Elastic Deformation (탄성 변형) Plastic Deformation (소성 변형) 탄성변형은 응력이나 하중이 없어지면 재료가 원래 모양으로 돌아가는 변형이고 소성 변형은 응렬/하중이 없어져도 재료가 원래 형상으로 돌아가지 못하고 영구적(Permanently)으로 변형되는 상태를 의미 합니다. 변형률 단위와 수식 변형률은 앱실론(epsilon)으로 표기하고 그리스문자 ε 를 사용 합니다. 수식은 아래와 같이 변형된 길이의 변화량을 원래 길이로 나눠준 값입니다. ε 앱실론의 단위는 [..

응력(stress)은 아래와 같이 3가지 종류가 있다. 1. 인장 응력 (tension) 2. 압축 응력 (compressive) 3. 전단 응력 (shear) 우선은 응력은 아래와 같이 표현한다. p는 응력이 작용하는 면을 의미한다. q는 응력이 작용되는 방향을 의미한다. 수평 응력 (Normal Stress) 표현 위 그림에서 힘이 P처럼 들어가면 응력(감마)는 반대 화살 방향으로 면적에 반비례해서 생긴다. P/A P가 양의 방향이면 응력은 음수가 되고 P가 음의 방향이면 응력은 양수가 된다. 수직 응력, 전단(shear) 응력 표현 위 그림은 shear 힘을 받을 때 이다. 이때 F의 방향을 y라고 생각하면 전단 응력은 내부의 면(x축)에서 받고 가해지는 방향은 y축이다. 즉 응력은 아래와 같이 표..

열변형의 예 전자 장치나 자동차의 전장 장치들의 부품을 보면 동작 온도 범위를 데이터 시트에서 쉽게 찾아 볼 수 있다. 가령 차량의 전장 부품들은 보통 80도까지는 버텨야한다. 많이 해당 부품에 80도 이상의 온도가 발생하면 문제가 발생한다. 이는 온도가 높아지면 열팽창이 발생하고 이것은 열응력의 증가로 이어져서 부품에 이상이 발생하는 것이다. 가공이나 용접에 의한 접합부분에 열이 발생해서 해당 부분에 열팽창이나 열응력이 발생해서 해당 재료의 정밀도가 떨어져서 내구성이 안좋아 질 수 있다. 기차선로나 도로를 자세히 보면 철로, 도로는 여름과 겨울사이 온도 변화로 인한 열변형율을 고려해서 틈새를 줘서 제작한다. 위 그림은 도로에 틈새를 준 설계이다. 1. 열변형률(Heat Strain) 재료에 온도가 올라..