응력확대계수 계산기

배경

응력확대계수(SIF, K로 표기) 개념은 1950년대 조지 R. 어윈에 의해 파괴역학 분야에서 등장했습니다. 이는 재료의 균열 끝 부분 근처의 응력 상태를 정량화합니다. 이러한 발전으로 엔지니어는 균열 성장과 구조적 파손을 예측하여 항공우주, 건설 및 기계 공학 산업의 안전성 평가에 혁명을 일으켰습니다.

계산 공식

응력확대계수(K₁)는 다음 공식을 사용하여 계산됩니다.

\[ K₁ = Y \cdot \sigma \cdot \sqrt{a} \]

여기서:

• K₁ = 응력확대계수 (MPa√mm)
• σ = 인장응력 (MPa)
• a = 균열 길이 (mm)
• Y = 기하학적 계수 (무차원, 균열 형상 및 하중에 따라 다름)

계산 예시

예를 들어, 인장응력이 50MPa이고 균열 길이가 10mm이며 기하학적 계수가 1.12인 경우 응력확대계수는 다음과 같습니다.

\[ K₁ = 1.12 \cdot 50 \cdot \sqrt{10} = 1.12 \cdot 50 \cdot 3.162 = 177.07 \, \text{MPa√mm} \]

중요성 및 사용 사례

응력확대계수는 하중을 받는 구조물과 부품의 안전성을 평가하는 데 중요합니다. 항공우주, 자동차, 토목 공학 및 재료 과학과 같은 산업에서 균열 전파 및 파손의 시작을 예측하는 데 널리 사용됩니다. 엔지니어는 K₁을 이해함으로써 더 안전한 구조를 설계하고, 유지보수 일정을 계획하고, 치명적인 고장을 방지할 수 있습니다.

자주 묻는 질문 (FAQ)

1. 응력확대계수란 무엇입니까?

   • 응력확대계수(K₁)는 균열 끝 부분의 응력 집중을 측정하는 값이며, 재료의 균열 성장과 잠재적인 파손을 예측하는 데 도움이 됩니다.

2. 기하학적 계수(Y)란 무엇입니까?

   • 기하학적 계수(Y)는 균열의 형상과 하중 조건을 고려합니다. 균열 방향과 재료 기하학에 따라 다릅니다.

3. 파괴역학에서 K₁이 중요한 이유는 무엇입니까?

   • K₁은 주어진 하중 하에서 균열이 전파될지 여부를 판단하는 데 도움이 되므로 재료 파손을 예측하고 구조 설계의 안전성을 보장하는 데 필수적입니다.

이 계산기는 응력확대계수 계산 과정을 간소화하여 재료의 균열 거동 분석에 있어 엔지니어에게 필수적인 도구가 됩니다.