금속 물성, 규격, 중량 계산/물성 계산25 질량 손실로부터 특정 마모율 (Specific wear rate) 계산 특정 마모율 k 는 다음과 같이 마모 부피 손실량 V 를 하중 F 와 슬라이딩 거리 S의 곱으로 나눈 값이다. (이 문서 참조) (식 1) k = V / (F*S) 이 때, 재료 밀도를 사용하면 질량 변화로 부피 손실을 계산할 수 있다. 위의 식은 아래와 같이 변환 가능하다. (식 2) k = m / (ρ*F*S) m : 마모 질량 (kg)ρ : 재료 밀도 (kg/m3) * Pin on Disk 테스트의 Specific wear rate 계산 (질량변화와 밀도로부터 계산) 핀의 마모 질량, m (g) : 재료 밀도, ρ (kg/m3) : 인가 하중, F (N) : 핀 이동거리, S (m) : 지우기 계산마모 부피 손실, Vi ( x 10^-9 m3) : 특정 .. 2024. 5. 18. 마모율 (Wear rate)과 Archard 방정식 계산 마모율 (Wear rate) 은 단위 거리당 부피 손실량이며, 단위는 (m3/m) 이다. 이는 적용된 하중과 무관하다. 특정 마모율 (Specific wear rate)은 마모 원인에 따라 달라지며 단위 하중당 단위 미터당 부피 손실이다. 단위는 (m3/Nm) 이다.특정 마모율은 질량 손실, 밀도, 알려진 슬라이딩 거리 및 하중을 측정하여 계산한다. 또한, 재료의 특성 (금속, 합금 및 복합재료)은 마모율에 영향을 미친다. 특정 마모율 (Specific wear rate)을 계산하기 위해 아래 식을 (Archard, 1953) 사용한다. (식 1) Vi = ki * F * SF : 수직 하중 (N)S : 슬라이딩 거리 (m)Vi : 마모량 (m3)ki : 특정 마모율 (m3/Nm 또는 .. 2024. 5. 18. 열전도도 (Thermal Conductivity) 계산 재료의 열전도도 (Thermal Conductivity)는 열확산율, 비열, 밀도 값을 아래 식에 입력하여 구할 수 있다. (식 1) λ = α*ρ*Cp 이때, λ : 열전도도 (W/m-K) α : 열확산율 (Thermal Diffusivity, m2/s) ρ : 밀도 (g/cm3) Cp : 비열 (Specific Heat Capacity, J/kg-K) 이다. 대표적인 재료의 열확산률은 아래 표를 참조하기 바라며, 금속 재료의 비열은 이 문서를 확인하기 바란다. HTML 삽입 미리보기할 수 없는 소스 예를 들어, Copper의 비열은 389 J/kg-K, 밀도 8.94 g/cm3 및 열확산율이 113 x 10-6 m2/s 이라면, 열전도도 λ = 113 * 8.94 * 389 = 393 W/m-K 이다. 2024. 3. 31. 열응력 (Thermal Stress) 계산 온도가 변하면 재료는 수축하거나 팽창하는데, 이런 수축 및 팽창 과정은 다른 부품과의 접촉으로 인한 간섭이 있거나 부품이 다른 유형의 재료로 만들어진 경우 물체에 열응력을 발생시킨다. 이는 재료의 열팽창률과 온도구배에 따라 달라지며, 가열시 팽창하고 냉각시 수축할 때 발생한다. 열응력은 올바르게 고려하지 않으면 구조적 강도와 안정성에 심각한 영향을 미칠 수 있다. 열 교환기, 보일러, 배관 라인, 밸브와 같은 물체에서 흔히 발생하므로 설계시 열응력을 고려하여야 한다. 아래 식을 통하여 열응력 (σt)을 계산할 수 있다. 열응력의 SI 단위는 Pa 이다. (식 1) σt = E * α * ΔT 여기서, E : 영률, Young's Modulus (Gpa) ΔT : 온도 변화 (°C), ΔT = Tf – T.. 2024. 3. 26. 푸아송 비 (Poisson's Ratio) 공식 및 계산 변형 가능한 물체에 힘이나 응력을 가하면 하중 방향으로 늘어날 뿐만 아니라 측면으로도 변형되는데, 이를 푸아송 비 (ν, Poisson's Ratio)라고 한다. 즉, 하중 방향에 수직인 변형을 측정하는 재료의 기계적 특성이다. 금속, 세라믹 등 대부분의 재료의 경우 푸아송 비는 0~0.5 사이이며 최대값은 0.5이다. 고무와 같은 부드러운 재질의 푸아송 비 값은 0.5에 가까우며, 강철 및 경질 폴리머는 일반적으로 약 0.3의 값을 갖는다. 다공성 재료는 일반적으로 푸아송 비 값이 0에 가깝다. 푸아송 비를 식으로 나타내면 아래와 같다. 즉, 가로축 변형(x 방향)과 세로축 변형(y 방향) 비율의 음수 값이다. (식 1) ν = - ε trans / ε axial 여기서, ν : Poisson's ra.. 2024. 3. 17. 체적탄성 계수 (부피탄성 계수, Bulk Modulus) 공식 및 계산 체적탄성 계수 (Bulk Modulus)는 균일한 압축을 받을 때 고체나 유체의 탄성 특성을 결정하는 상수이다. 전단 계수 (Shear Modulus) , 영률( Young's Modulus) 과 함께 고체의 3대 기계적 성질 중 하나이다. Bulk Modulus 는 재료의 압축성을 측정한 것이므로, 높을수록 재료의 압축성은 낮아짐을 의미한다. 세 가지 물질 상태, 즉 고체, 액체, 기체의 체적탄성 계수는 아래 표와 같다. 외부 힘이 모든 표면에 균일하게 가해지면 물체는 모든 방향으로 압축되며, 이 때 물질의 부피는 Vo에서 V (=Vo+ΔV)로 변화한다. 위의 관계를 식으로 나타내면 아래와 같다. (식 1) ΔP = - K x ΔV/Vo 여기서, K : 재료의 Bulk Modulus, 부피탄성 계수 (.. 2024. 3. 17. 전단 계수 (Shear Modulus) 공식 및 계산 전단 계수 (Shear Modulus)는 재료의 전단 강성으로, 전단 변형률에 대한 전단 응력의 비율이다. 전단 계수의 또 다른 이름은 강성 계수입니다. 전단 계수는 G로 나타내며, SI 단위는 파스칼(Pa) 이다. 전단 계수가 높을수록 동일한 변형을 얻으려면 더 높은 전단 응력을 적용해야 함을 의미한다. 전단 계수에 영향을 미치는 요인은 재료의 등방성과 온도와 압력 등이다. 이방성 재료는 다른 축보다 한 축을 따라 전단에 훨씬 취약하며, 일반적으로 전단 계수는 온도가 상승함에 따라 감소하고, 압력이 증가하면 감소한다. 전단 계수 공식은 아래와 같다. (식 1) τ = Gxy * γxy (식 2) G = τxy / γxy = (F/A) / (Δx/l) = Fl / A Δx 여기서, G : Shear Mo.. 2024. 3. 16. 진응력 (True Stress) 및 진변형률 (True Strain) 계산 아래 그림의 응력-변형률 곡선 (Stress-Strain Curve)은 재료의 시편에 가한 하중과 변형을 측정하여 얻은 그래프이다. 일반적으로 공학에서는 재료 시편의 최초 단면적을 기준으로 계산한 공칭응력 (엔지니어링 응력, S)과 공칭변형률 (엔지니어링 변형률, e)를 사용한다. 그러나, ABAQUS 및 ANSYS와 같은 CAE 도구로 재료의 소성 거동을 계산하기 위해서는 재료의 진응력(σ)/진변형률(ε) 데이터를 필요로 한다. 그러므로, 시험 중 계속 변하는 실제 단면적을 기준으로 진응력/진변형률 값을 계산하여 사용하기도 한다. 진응력이 정확한 의미의 응력이고, 변형이 커질수록 두 값의 차이도 커진다. 진응력/진변형률과 엔지니어링 응력/엔지니어링 변형률 간의 차이는 항복점 이후의 변형률 값이 더 높은.. 2024. 3. 14. 영률 (탄성 계수, Young's Modulus) 계산 영률 (탄성 계수, Young's Modulus)은 기호 Ε로 표시되며, 단축(uniaxial) 변형 영역에서 선형 탄성 재료의 탄성(응력과 변형률의 비율)을 표현하는 물리량이다. 이는 재료의 강도에 있어 가장 중요한 기능 중 하나이며 고체 재료의 강성을 분석하는 데 자주 사용된다. 영률을 구하기 위한, 종방향 변형률 (Strain)과 응력 (Stress)은 아래 식과 같다. (식 1) ε = ΔL/L (식 2) σ = F/A 아래 식으로 영률을 계산할 수 있다. (식 3) E = stress / strain = (F/A) / (ΔL/Lo) = σ / ε 여기서, E : Young's Modulus (GPa) σ : Stress (MPa) ε : Strain F : Force (kN) Lo : 초기 길.. 2024. 3. 13. 전단 계수 (Shear Modulus) 및 부피탄성 계수 (Bulk Modulus) 계산 몸체에 전단력이 가해져 측면 변형이 발생하는 경우의 탄성 계수를 전단 강성 계수 (Shear Modulus) 라고 한다. 전단 계수 단위 는 SI 단위계에서 파스칼(Pa) 이고 미국은 평방 인치당 파운드(psi)를 사용한다. 등방성 재료의 경우, 재료의 영률 (탄성 계수, Young’s modulus)과 푸아송 비 (Poisson’s ratio)를 통하여 전단 계수를 구할 수 있으며, 전단 계수 공식은 아래와 같다. (식 1) G = E / [2(1 + ν )] 부피탄성 계수 (체적탄성 계수, Bulk Modulus)는 물체의 부피 변화에 저항하려는 강성을 나타내는 물리량으로, 축하중을 받는 재료의 체적의 변화에 대한 응력의 비율이다. 등방성의 균질한 재료의 경우, 탄성 계수(E)와 푸아송 비 (ν)를 .. 2024. 3. 13. 금속의 투자율(Permeability)과 자화율(Magnetic susceptibility) 투자율은 적용된 자기장에 반응하여 물질에 생성된 자화되는 능력이다. 투자율의 단위는 H/m 또는 N/A2 이다. 저투자율 재료는 공기, 목재, 플라스틱, 황동 등 자석에 잘 끌리지 않는 소재이며, 외부 자기장에 의해 유도되는 자성이 없다. 반면, 철재료, 니켈, 코발트 합금 등 고투자율 소재는 외부 자기장에 노출되면 자기장이 유도될 수 있다. 자유 공간의 투자율 µ0 (투자율 상수 또는 자기 상수)은 다음과 같다. µ0 = 4π * 10-7 (H/m) 상대 투자율(relative permeability)은 자유 공간의 투자율 μ0 에 대한 특정 매질의 투자율 μ 의 비율이다. 상자성 물질은 상대 투자율이 1보다 약간 크거나 같으며, 상대 투자율이 1이면 물질의 자기 응답은 자유 공간 또는 완전 진공과 동.. 2024. 1. 29. 변형 에너지(strain energy) 계산 재료의 탄성구간에서 신장(또는 압축)하는 동안 외부 힘에 의해 수행된 일은 재료에 위치 에너지(U)로 저장되며 재료의 변형 에너지라고 한다. 이런 변형 에너지는 대부분 기계적 일의 형태로 회복 가능하다. 아래 식으로부터 재료의 변형 에너지를 구한다. 변형에너지의 단위는 J = N-m 이다. (식 1) U = 1/2 * F * l 위 식의 양변을 재료의 부피인 V = AL로 나누면 단위 부피(V)당 변형에너지를 구할 수 있다. (식 2) U/AL = 1/2 * Fl /AL = 1/2 * (F/A) * (l/L) = 1/2 * stress(σ) * strain(ε) = 1/2 * E * strain2 또한 E = σ / ε 이므로, 위의 식은 아래와 같이 나타낼 수도 있다. E = σ / ε = (F/A) .. 2024. 1. 16. 이전 1 2 3 다음
