금속 물성, 규격, 중량 계산/물성 계산26 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. 중량 % (Weight Percent)를 원자 % (Atomic Percent)로 변환 금속 합금이나 화합물의 중량 %(Wt. %)를 원자 %(At. %) 로 변환하고자 할 때 아래와 같은 방법으로 변환할 수 있다. 예를 들어 합금 원소가 두 개인 경우, 이 원소를 각각 X와 Y라면, X와 Y의 At. %는 아래와 같다. (식 1) X At.% = 100 * (X Wt.%) / (X 원자량) / [ (X Wt.%) / (X 원자량) + (Y Wt.%) / (Y 원자량) ] (식 2) Y At.% = 100 * (Y Wt.%) / (Y 원자량) / [ (X Wt.%) / (X 원자량) + (Y Wt.%) / (Y 원자량) ] 만약, 원소가 3개 이상이라면, 분모에 나머지 원소들의 (Wt. %) / (원자량)의 값을 더하여 총합계를 구한 후 각각의 원소의 At. %를 구한다. 원소 선택 H H.. 2024. 1. 12. 원자 % (Atomic Percent)를 중량 % (Weight Percent)로 변환 금속 합금이나 화합물에 대한 화학조성은 원자 %(At. %)로 표기된 정보가 많은데, 이를 중량 %(Wt. %) 로 변환하고자 할 때 아래와 같은 방법으로 변환할 수 있다. 예를 들어 합금 원소가 두 개인 경우, 이 원소를 각각 X와 Y라면, X와 Y의 Wt. %는 아래와 같다. (식 1) X Wt.% = (X At.%) (X 원자량) * 100 / [ (X At.%) (X 원자량) + (Y At.%) (Y 원자량) ] (식 2) Y Wt.% = (Y At.%) (Y 원자량) * 100 / [ (X At.%) (X 원자량) + (Y At.%) (Y 원자량) ] 만약, 원소가 3개 이상이라면, 분모에 나머지 원소들의 (At. %) (원자량)의 곱을 더하여 총합계를 구한 후 각각의 원소의 Wt. %를 구한다.. 2024. 1. 11. 스프링 상수(Spring Constant, k) 계산 스프링의 치수와 횡탄성계수로부터 스프링 상수를 계산한다. 스프링 상수 계산식은 아래와 같다. 프링 상수 k를 구하기 위한 횡탄성계수 G값은 스프링 재료의 탄성계수를 참조하기 바란다. (식 1) 스프링 상수, k (kg/mm) = G * d4 / (8 * Ne * Dm3) 여기서, G : 횡탄성계수 (kg/mm2) = E / 2(1+ν) d : 스프링선 직경 (mm) Ne : 스프링 유효권수 Dm : 스프링 중심경 (mm) = 스프링 외경 - 스프링선 직경 이다. HTML 삽입 미리보기할 수 없는 소스 2023. 12. 21. 스프링 재료와 Hooke의 법칙 계산 스프링 재료는 탄성계수가 크고 피로강도가 커야 하며, 내충격성도 우수한 특징을 가지고 있다. 아래 표에 각종 스프링 재료의 횡탄성계수와 선형탄성계수를 나타내었다. Hooke's Law 계산 스프링의 강성을 나타내는 척도인 스프링 상수(spring constant, k)는 Hooke의 법칙인 아래 식으로 나타내며, 스프링을 늘리거나 압축하는 데 필요한 힘은 스프링이 늘어나거나 압축되는 거리에 정비례하는 관계에 있음을 의미한다. (식 1) Fs = -kx 여기서 Fs는 x에 가해지는 힘이고, x는 N/m으로 표현되는 스프링에 의한 변위이다. k 값이 높을수록 물체를 주어진 길이로 늘리는 데 더 많은 힘이 필요하다. HTML 삽입 미리보기할 수 없는 소스 2023. 12. 21. 금속의 마찰계수(Friction Coefficient)와 마찰력 계산 마찰계수(μ)는 두 물체가 접촉하여 있을 때, 접촉면에 작용하는 수직력(N)과 서로 자유롭게 미끄러지는 것에 저항하는 마찰력(F)의 비율이다. 수평으로 당기거나 미는 물체의 경우 수직력(N)은 단순히 중력(or weight)이다. (식 1) μ = F/N F와 N은 모두 힘 단위(Newton)로 측정되므로 마찰 계수는 무차원이다. 두 물체의 재질, 표면 상태, 저항력의 종류(정지 마찰 또는 운동 마찰)에 따라 마찰계수의 종류와 값은 달라진다. 마찰을 극복하는 데 필요한 힘을 측정하거나 물체가 경사면에서 미끄러지기 시작하는 각도를 측정하는 등의 실험을 통해 마찰 계수를 결정할 수 있다. 정지 마찰계수(static friction coefficient)는 정지하고 있는 두 물체사이에서의 값으로 정지 마찰력이.. 2023. 12. 16. 열확산계수(Thermal diffusivity) 계산 열확산계수(Thermal diffusivity, α) 는 열이 두 지점에서 시간에 따라 확산되는정도에 대한 물질의 특성이다. (식 1) α = k / (ρ Cp) 여기서, ρ Cp 는 체적 열용량(Volumetric heat capacity) 이며, 단위 부피를 갖는 물질의 온도를 1단위 높이는 데 필요한 열이다. k : Thermal conductivity ρ : 밀도 Cp : 비열용량 (비열, Specific heat capacity, 물질의 1g당 1도를 올리기 위한 에너지의 양) 그러므로, 열확산계수는 열전도도와 비례하고 체적 열용량과는 반비례하다. 즉, 열확산계수가 크면 대부분의 열이 주변으로 전도되고 저장되는 열이 적음을 의미한다. 열확산계수의 단위는 m2/s 이다. 열확산계수(Thermal .. 2023. 12. 10. 금속의 열전도도(Thermal conductivity)와 열유속(Heat flux) 계산 열전도도(Thermal conductivity, λ) 는 열전달하는 능력을 측정한 물질의 고유한 성질이다. 이는 온도와 압력에 따라 달라지며, 전달된 열에너지와 열전달 거리에 비례하고 재료의 온도 차이와 반비례 관계이다. 아래 식 1로부터 열전도도가 높은 재료인 금속은 열유속이 크므로 열을 방출시키는 목적으로, 열전도도가 낮은 석면같은 재료는 열전도도가 낮으므로 단열을 목적으로 사용할 수 있다. (식 1) q = - λ ΔT / Δx 여기서, λ : 재료의 열전도도 ΔT : 물체 전체의 온도 차이 Δx : 열 전달 거리(물체의 두께) q : W/m² 단위로 측정된 열유속 열전도도의 단위는 W/(m⋅K) 이며, 1 W/(m·K) = 0.859 845 kcal/(h·m·°C) = 0.577 789 Bt.. 2023. 12. 10. 저항온도계수(Temperature Coefficient of Resistivity, TCR) 계산 저항온도계수는 α로 표시되며 물질의 양이나 크기에 의존하지 않는 물질의 성질로, 물질의 이러한 성질의 변화와 온도의 변화 사이의 관계를 정량화한 것이다. (식 1) R = Ro(1+ α · ΔT) Ro = 초기 저항 α = 온도 계수 ΔT = 온도 변화 저항온도계수는 온도 변화와 다양한 재료의 본질에 따른 전기 저항의 증가 및 감소를 결정한다. 저항소자의 경우, α가 0이면 완벽한 저항소자, α 값이 높은 것은 온도에 민감하다는 의미다. 대개 금속은 온도가 증가하면 재료의 저항 값이 증가한다. 그러나 비금속 물질과 반도체는 온도가 증가함에 따라 저항이 감소하기도 한다. 아래 표 1에 대표적인 재료의 저항온계수를 나타내었다. 예를들어, 커피포트는 온도가 올라가면 저항이 커져 전류가 덜 흐르게 된다. 반면 .. 2023. 12. 6. 환봉의 인장/압축 하중에 의한 응력, 변형률 및 변형량의 계산 하중(F)은 물체에 작용하는 외력(인장하중 또는 압축하중)으로 단위는 N 을 사용한다. 응력(stress)은 σ = F/A 로 표현되며, 단위는 N/m2 (=10-6 MPa) 이다. 변형률(strain)은 ε = σ / E로 구한다. 여기서 E는 Young’s Modulus로 단위는 MPa이다. 변형량 ⊿L = L x ε 으로, 인장하중시 재료는 신장되며, 압축하중시 재료는 수축된다. 응력, 변형률 및 변형량의 계산 HTML 삽입 미리보기할 수 없는 소스 2023. 12. 3. 도선의 규격(AWG), 저항값 및 전압강하 계산 전기배선 등에서 사용하는 도선의 저항값은 다음 식으로 구할 수 있다. (식 1) 저항값, R (Ω) = Resistivity, ρ (Ω-m) × 도선길이, l (m) ÷ 도선단면적, A (mm2) 아래 표에 도선의 AWG, 단면적 (SQ) 및 허용전류의 관계를 나타내었다. 도선의 저항값 계산 도선의 길이와 직경을 이용하여 도선에 걸리는 저항값을 구하기 위하여, 아래 계산기를 사용한다. 이 때 사용하는 저항률(Resistivity)은 각종 금속의 저항률 표를 참조바란다. 일반적인 도선 재료인 경동선의 경우 저항률은 1.78 X 10 -8 Ω-m 이고, 연동선의 경우 저항률은 1.72 X 10-8 Ω-m 이다. 또한 직경은 위의 표에서 AWG번호에 해당하는 값을 찾아서 입력한다. HTML 삽입 미리보기할 수.. 2023. 12. 3. 금속의 비열(Specific Heat) 및 열에너지 계산 비열용량(Specific heat capacity) 또는 비열(Specific heat)은 물질 1 kg 의 온도를 1 °C (K) 높이는 데 드는 열에너지이다.단위는 J/kgK (kcal/kgK )이며, 영국식 단위는 BTU/lb °F 이다. 비열용량을 구하는 식은 C = Q / (ΔT × m) 이며, 원하는 금속의 일정 온도를 올리기(또는 내리기)위한 열에너지는 아래 식 1로 구한다. (식 1) Q = m x C x ΔT 여기서, Q (J) : Heat energy m (kg) : Mass C (J/kgK ) : Specific heatΔT (K) : Change in temperature 이다. 예를 들어 철과 물의 비열 용량은 각각 452 J/kgK 및 4,181 J/kgK 이다. 이 때 철.. 2023. 12. 1. 이전 1 2 3 다음
