강도, 경도, 인성, 취성 등 재료의 기계적 특성을 이해하는 데 도움이 되는 기사

구조 공학에서는 프로젝트나 제품에 적합한 재료를 선택할 때 재료의 기계적 특성을 기반으로 해당 재료가 아닌 이 재료를 선택하는 것이 매우 중요합니다. 재료의 기계적 특성: 강도, 경도, 인성, 취성…

★ 기본 C개념

지식 학습은 지식의 가장 작은 단위인 개념에서 시작됩니다. 어떤 주제를 이해하려면 많은 기본 개념에 대한 이해가 필요합니다. 따라서 재료의 기계적 특성에 대해 배우려면 먼저 관련 핵심 개념과 이 개념이 표현하는 내용을 이해해야 합니다. 이 시작점을 사용하면 다음 작업이 훨씬 쉬워집니다.

그렇지 않습니다.	등록	정의
1	내구력	외부 힘의 작용으로 손상에 저항하는 재료의 능력.
2	경도	국부적인 소성 변형에 저항하는 재료의 능력. 긁힘, 절단, 마모, 움푹 들어간 곳 또는 침투에 저항하는 재료의 능력.
3	단단함	강성은 탄성 변형의 어려움과 단위 변위를 유발하는 데 필요한 힘을 나타내는 응력 하에서 변형에 저항하는 재료 또는 구성 요소의 능력을 나타냅니다.
4	유연성	가느다란 비율이라고도 하는 유연성은 축 응력 하에서 구성요소의 수직 축을 따라 변형되는 크기를 나타내는 λ로 정의됩니다. 강성의 역수입니다.
5	피로	피로 손상은 재료의 강도 한계 또는 심지어 항복 한계보다 훨씬 낮은 응력 하에서 재료가 파손되는 현상을 나타냅니다.
6	인성	소성 변형 및 파열 중에 재료가 에너지를 흡수하는 능력을 나타내는 인성.
7	취성	취성이란 외부의 힘(인장 충격 등)의 작용으로 작은 변형만으로도 재료가 부서지는 성질을 말합니다.
8	탄력	탄성은 물체가 변형 후 원래의 크기와 모양을 회복할 수 있는 성질을 말하며 탄성계수 E로 표현됩니다.
9	가소성	가소성은 물체가 변형되는 능력입니다. 외력이 작으면 물체가 탄성 변형을 일으키고, 외력이 일정 값을 초과하면 물체가 돌이킬 수 없는 변형을 일으켜 소성 변형이라고 합니다.
10	연성	연성은 손상 상태에 도달한 후 최대 하중 전달 용량에 도달할 때까지 계속 운반할 수 있는 재료 또는 구성 요소의 능력을 나타냅니다. 이것은 특정 하중 수용 능력에서 변형을 유지하는 능력입니다.

★ 기본 특성

이러한 기계적 특성을 더 잘 이해하는 데 도움이 되도록 일상 업무나 생활에서 흔히 볼 수 있는 영화 장면 10가지를 선택하여 기본 특성을 자세히 설명하고 친구에게 전달하여 서로에게서 배울 수 있도록 했습니다.

강도: 재료는 굽힘, 파손, 부서짐 또는 변형 없이 적용 시나리오에서 적용되는 힘을 견딜 수 있어야 합니다.

경도: 더 단단한 재료는 일반적으로 긁힘에 더 강하고 내구성이 있으며 찢어짐과 움푹 들어간 곳이 없습니다.

강성: 강성이 좋은 재료는 변형되기 쉽습니다.

유연성: 유연성이 클수록 부품의 변형이 커지고 안정성이 떨어집니다.

피로(Fatigue): 피로도가 높은 재료는 품질이 좋고 오래 지속됩니다.

인성: 재료의 인장 및 내충격성, 인성이 좋을수록 취성 파괴 가능성이 낮아집니다.

취성: 인성과 반대로 취성이 클수록 재료는 거의 변형되지 않고 손상됩니다.

탄성: 재료가 힘을 흡수하고 다른 방향으로 구부러지고 원래 상태로 돌아가는 능력.

가소성: 탄성에 비해 가소성이 높을수록 재료의 변형은 변형 후에도 모양을 유지합니다.

연성: 길이 방향으로 응력을 받고 변형되는 능력. 내진구조물의 경우 연성이 좋은 재료를 사용하여야 한다.

★ 연결 및 구별

기본 개념과 특성을 이해한 후에는 재료 또는 구성 요소의 특성을 깊이 이해하고 실제 생산 생활에 더 잘 적용하기 위해서는 이들 간의 연결과 차이점을 이해하는 것이 더욱 중요합니다.

우선 재료에 따라 특성이 다릅니다. 일반적으로 재료과학에서는 세라믹 경도가 높고 금속 강도가 높으며 고분자 가소성 등이 서로 다른 재료 구조(미시에서 메조스코프까지)와 화학 결합이 다르기 때문에 할 이야기가 많습니다. 그. 에서 말하는 것을 볼 수 있다. 재료 과학의 기초, 아주 자세하게 기록되어 있습니다.

1 강도와 가소성의 관계

강도는 재료가 견딜 수 있는 최대 힘을 ​​나타냅니다. 가소성은 최대로 변형될 수 있는 재료의 백분율을 나타냅니다. 예를 들어, 강철 막대가 100Mpa의 최대 힘을 ​​견딜 수 있는 경우, 즉 강도가 100Mpa이고 100Mpa의 힘 아래에서 20% 변형되어 부러지면 가소성은 20%입니다.

산업에서 고강도 및 고가소성이 요구되는 일반적인 상황은 자동차의 구조 부품에 있습니다. 한편으로는 더 많은 힘을 견딜 수 있기를 원하고 다른 한편으로는 충돌 시 구조 구성 요소가 크게 변형되어 에너지를 흡수하고 에너지를 흡수할 수 있기를 바랍니다. 승객을 보호합니다. 예를 들어, 우리는 구조 구성요소가 2,000MPa의 압력을 견딜 수 있고 동시에 파손 없이 최대 60%까지 변형되기를 원합니다. (흡수 에너지 = 구조 부재에 가해지는 힘 x 구조 부재의 변형 정도) 이것은 사실 인성입니다. 인성은 변형 동안 재료가 흡수하는 에너지의 양이며 일반적으로 a의 곡선 아래 적분으로 표시됩니다. 인장 시험 다이어그램, 즉 영역은 아래와 같습니다.

일반적으로 재료의 강도와 가소성은 동시에 충족될 수 없으며 동전의 양면과 같습니다. 강도가 증가하면 일반적으로 가소성이 감소합니다. 연구에 따르면 금속 재료의 소성 변형은 일반적으로 전위 슬립에 의해 달성됩니다. 가공 경화 동안 금속은 소성 변형되고 결정립은 미끄러지며 전위가 얽히게 되어 결정립이 길어지고 부서지고 섬유화되어 추가 변형 및 결과적인 파손 및 파단을 방지합니다.

2 탄성과 가소성은 상대적이다

탄성은 간단합니다. 외력의 철수 후 변형이 완전히 회복 될 수 있습니다. 가소성은 재료에 소성 변형이 있음을 의미하며 외력 변형을 완전히 철회 한 후 잔류 소성 변형이 있음을 의미합니다. 예를 들어, 연신율 지수는 강철의 가소성을 평가하는 데 사용됩니다. 강재 시편을 뽑은 후에는 탄성 변형이 회복되고 잔류 소성 변형이 일어나기 때문에 연신율은 강재의 소성 변형 능력을 평가하는 데 사용할 수 있습니다.

3 강성, 연성 및 가소성

먼저 세 가지 모두 변형 정도를 측정하는 개념입니다. 강성은 탄성 단계의 하중/변위 값이며, 이는 부드러움과 강성의 척도인 EI입니다. 연성 및 가소성은 비탄성 단계의 변형이며 연성 계수는 ​​정량적으로 계산할 수 있으며 가소성은 정성적 개념입니다.

4 인성 = 강도 + 가소성

인성은 힘에서 파단까지 재료가 흡수하는 에너지를 말하며, 재료 파단을 만드는 데 소비되는 에너지가 많을수록 인성이 좋습니다. 에너지 소비는 시스템 외부의 재료에 작업이 수행되어야 함을 의미하며, 이는 힘과 변위(변형)의 존재를 나타냅니다. 응력을 견디는 능력은 강도가 특징이고 변형 능력은 가소성이 특징입니다. 따라서 연성 재료는 가소성이 좋습니다.