본문 바로가기

분류 전체보기294

게이지 팩터 (Gauge Factor) 계산 스트레인 게이지(Strain Gauge)는 적용된 힘에 따라 저항이 달라지는 센서로, 외부 힘이 물체에 미치는 영향을 측정하기 위한 계측용 장치이다. 변형률을 직접 측정하여 응력, 토크, 압력, 편향 및 기타 여러 측정값을 간접적으로 결정하는 데 사용할 수 있다. 스트레인에 대한 게이지의 민감도를 정량화하는 스트레인 게이지의 속성이 게이지 팩터 (Gauge Factor)이다. 재료에 힘을 가하면 원래 길이 (L)로부터 길이 변화(ΔL)가 발생하여 원래 저항(R)에서 게이지 저항 변화(ΔR)가 발생한다. 이 때 게이지 팩터는 아래 식과 같이, 기계적 변형률 (Strain)에 대한 전기 저항의 상대적 변화 비율로 정의한다. 저항의 상대적 변화는 원래 저항(R)에 대해 변형으로 인해 발생한 저항 변화(ΔR)의.. 2024. 3. 18.
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.
항력 (Drag Force) 계산 및 항력 계수 공기나 물과 같은 유체에 의한 저항을 항력 (Drag) 이라고 한다. 물체의 움직임과 반대 방향으로 작용하며, 고체 물체와 유체 사이의 상대 속도에 의해 생성된다. 항력은 공기의 밀도, 속도, 공기의 점도와 압축성 (compressibility), 물체의 크기와 모양, 흐름 방향에 대한 물체의 기울기에 따라 달라진다. 아래 항력 방정식은 유체를 통한 이동으로 인해 물체에 작용하는 항력을 계산하는 데 사용할 수 있다. (식 1) Fd = ½ * Cd * A * ρ * V2 여기서, Cd : 항력 계수 (구형 Cd = 0.47 , 긴 원통 Cd = 0.82) ρ : 유체의 밀도 (kg/m3) V : 물체의 속도 (m/s) A : 물체의 운동에 수직인 방향으로 물체에 투영된 단면적 (m2) Fd : 항력 (1.. 2024. 3. 12.
상대 습도 (Relative Humidity) 계산 상대습도(RH, Relative Humidity)는 공기의 수증기 함량을 측정한 것으로, 동일한 온도에서 포화에 달성하는 데 필요한 백분율 (% RH) 로 표시되는 공기중 존재하는 수증기의 양이다. 이상적인 상대습도 수준은 50%~60%이지만, RH는 온도에 비례하며 온도 변화에 매우 민감하다. 온도가 증가하면 공기가 더 건조해지고(RH 감소), 온도가 감소하면 공기가 더 습해진다. (RH 증가) 압력이 감소하면 공기는 더 건조해지고(RH 감소), 압력이 증가하면 공기는 더 습해진다. (RH 증가) 아래 식에서 공기의 이슬점 (Dew Point)과 온도를 사용하여 대기나 공기 중의 수분(수증기)의 양을 알 수 있다. (식 1) RH = 100 * EXP ( (β*Dp)/(λ+Dp) ) / EXP ( (β.. 2024. 3. 12.
공명 (Resonance)과 공진 주파수 (Resonant Frequency) 계산 물리학에서 공명 (Resonance)은 기계적 공명, 음향 공명, 전기적 공명 등이 있으며, 외부 힘이나 진동 시스템이 주변의 다른 시스템을 강제로 특정 작동 주파수에서 더 큰 진폭으로 진동시키는 현상이다. 이 주파수를 공진 주파수 (Resonant Frequency) 또는 고유 주파수 라고 부른다. 전기 회로에서 인덕터 (L, inductor) 또는 커패시터 (C, capacitor) 를 직렬 또는 병렬로 배치하는 경우, 아래 식에 의해 결정되는 공진 주파수를 갖게 된다. 공진 회로라고도 불리는 LC 회로는 노치 필터, 대역 통과 필터, 또는 발진기 회로(notch filters, band pass filter or oscillator circuits)에서 사용한다. 아래 식으로 공진 주파수를 계산할 .. 2024. 3. 12.
실린더형 압력 용기의 후프 응력 (Hoop Stress) 계산 압력 용기는 주변 압력과 다른 압력에서 유체를 유지하는 데 사용되는 특별히 설계된 용기이다. 압력 용기 계산을 위한 모양은 대부분의 경우 원통형 또는 구형으로 단순화하여 계산한다. 이 중 후프 응력 계산은 벽이 얇은 파이프나 튜브와 같은 회전 대칭 객체에 대해 정의된 기계적 응력으로 접선 방향의 수직 응력으로 정의한다. 이 때 용기의 두께가 반경의 1/10보다 크지 않으면 얇은 용기로 간주한다. 후프 응력에 대한 실제 관점은 나무 통의 철 밴드 또는 후프에 적용되는 장력으로, 이는 원주 방향으로 작용하는 힘의 결과이다. 실린더형 압력 용기의 전체 압력, 평균 직경 및 벽 두께를 아래 식에 입력하여 Hoop Stress를 구할 수 있다. (식 1) σh = PxD / 2t 여기서, σh : Hoop Str.. 2024. 3. 9.
유량 (Flow Rate) 단위 변환 계산 아래 계산기로 ft3/m, ft3/h, m3/s, m3/h, gal(미)/m, gal(미)/h, L/sec, L/min 등의 유량 (Flow rate)의 단위를 쉽게 변환할 수 있다.  입력 단위 : ft3/min ft3/h m3/sm3/hgal(미)/mgal(미)/hL/secL/min 변환 단위 : ft3/h ft3/min m3/sm3/hgal(미)/mgal(미)/hL/secL/min 입력값 : 지우기      계산결과값 : " data-ke-type="html">HTML 삽입미리보기할 수 없는 소스 - GPM : Gallons per Minute- LPM : Liters per Minute- CFM : Cubic Feet per Minute * 참고 자료1.. 2024. 3. 7.

티스토리툴바