연강 재료의 응력 변형

 

연강 재료의 응력 변형

 

 

1. 개요

 

소성 가공은 재료가 외력을 받아 소성으로 가공되는 방법으로 변형의 특성을 잘 이해하기 위해서는 재료에 외력이 가해질 때 재료의 내부에 발생 하는 응력과 변형률에 관하여 정리 하여 둘 필요가 있다.

 

 

2. 연강의 응력- 변형

 

   연강봉에 인장 하중을 가하면서 발생하는 변형률은 하중의 크기에 따라 곡선이 얻어 진다.

     ① 하중이 크지 않는 탄성 영역에서는 응력과 변형률이 비례관계가 성립 한다. (A점) 탄성한도

     ② A점의 탄성한도와 B점의 비례한도는 거의 차이가 나지 않으며 외부적인 요인이 작용한다.

     ③ 계속 하중이 증가 하면 영구 변형이 생기게 되면서 강봉은 저항의 관계에 이르러 하중의

         크기 가 약간 감소하는 현상이 나타남 (C항복점)

     ④ 항복점 이상에서는 응력의 급격한 감소가 이루어지나 바로 저항 능력이 나타나 응력

         크기가 변형률 크기에 따라 증가한다.(가공경화) 이변화가 시작 되는 점이 (D점 하항복점)

     ⑤ 하중이 더욱 증가하면 봉의 중앙이 가늘어 지면서 최고의 하중 값을 나타낸다. 이것을

         강봉의 단면적 A0로 나눈 값을 인장강도라 한다(E)

     ⑥ 가늘어진 재료는 하중이 감소하여도 변형률이 증가하고 결국 파단 한다. (F)

 

 

3. 용어 해설

 

  1) 탄성계수

 

     탄성 한도 내에서는 응력에 변형률을 나눈 값이 ⇒ Hook's법칙

 

 

  2) 0.2% 항복 강도

 

      연강 이외의 재료에 대해서는 정확한 항복점이 나타나지 않으므로 항복점 대신 0.2%

      영구 변형에 대응 하는 응력을 내력이라고 하여 그 재료의 항복점으로 취급한다.

 

  3) 인장강도

 

      최대 하중을 본래의 단면적으로 나눈 값

 

  4) 가공경화

 

      항복점 이상에서는 응력의 급격한 감소가 이루어지나 바로 저항능력이 나타나 소성 변형은

      진행 되지않고 변형에 대한 저항이 증가 한다.

 

  5) 바우싱거 효과 (Bauschinger Effect)

 

     금속이 인장 소성 변형을 받은 후 하중을 제거 하고 그 반대 방향에서 똑같은 압축응력을

     받으면 먼저 보다 낮은 응력으로 항복이 일어나는 것

 

  6) 탄성회복 (Spring Back-탄성 복원)

 

     소성변형 후 하중을 제거하면 탄성 복원이 일어난다. 즉 굽힘 후에 탄성 복원이 일어나는

     현상을 말한다.

 

  7) 진응력

 

     실제로 변형 중에는 단면이 변하므로 하중이 작용되는 순간의 실단면적으로 나눈값을 말함

 

     진응력(σ) = P / A

 

  8) 대수트레인(진변형률)

 

      대수 변형률이라고도 한다. 변형도 공칭 변형률 대신 각 증분의 바로 직전 변형된 길이를 원래의 시편 길이라고
      생각할 수 있으므로 다음과 같이 나타낼 수 있다