▶Strength/ Stiffness/ Ductility/ Brittleness (강도/ 강성/ 연성/ 취성)
- Strength (강도)
Strength is a limit stress that be decided in specific strain area. In 'Stress-Strain curve' the concept for yielding and strain hardening and fracture are introduced.
There, 'Yielding strength' and 'Ultimate strength' & 'Fracture strength' can be granted as limit stress for representing each strain area. Structure engineer shall select proper material for their master piece considering above three strength. For example primary girder or stiffener shall be designed under the 'Yielding strength' because it endure the outer force permanently. Third stiffener used as to compensate the natural frequency can be designed to 'Ultimate strength' because it could not be effected by outer force.
강도는 특정 변형영역에서의 한계응력을 말한다. 링크의 포스트를 참고하면 응력-변형률 선도에서 항복응력, 극한응력, 파단응력이 정의된다. 이는 다시말하면 재료의 강도로 사용할 수 있는데, 항복강도, 극한강도, 파단강도로 사용할 수있다. 구조엔지니어는 설계하는 제품에 적합한 강도를 고려하여 설계해야 하는데, 예를들어 제품의 주된 강도를 보장하는 1차 부재의 경우 항복강도를 고려하여 설계해야 한다. 왜냐하면 외부의 하중에 대해 영구적으로 견뎌야 하기 때문이다. 이와 반대로 넓은 평판에 고유진동수 보강을 위한 단순한 3차 부재 또는 카링을 설치한다면 극한강도를 고려해야 한다. 극한 강도를 고려한다는 의미를 오해하지 말자. 재료의 극한강도를 고려한다는 의미는 재료가 변형경화되어 영구변형이 발생하는 것까지 고려하는 것으로 한계를 늘려서 보겠다는 의미다. 또한 위에서 항복강도로 설계한다는 의미는 보수적으로 설계한다는 의미로 재료의 항복강도 이하로 설계한다는 의미다.
- Stiffness (강성)
Stiffness is a mechanical characteristics of material. It is defined as ratio of stress and strain. Elastic modulus and Shear modulus is stiffness.
강성은 재료의 기계적 성질이다. 간혹 강성과 강도를 혼동하는 구조엔지니어 본적이 많다. 또는 강도는 재료가 갖고 있는 특성이고 강성은 길이변화에 대한 성질이다 라고 말하는 사람도 본적이 있다. 그러나 위에서 언급한 것처럼 강성은 재료의 기계적 성질이다. 재료가 어떤 형상을 갖던 강성은 변하지 않는다. 하지만 강도는 재료의 형상(오해하지말자, 굽힘강도를 말하는 것이다.)이 달라짐에 따라, 열처리 방법에 따라, 냉간가공의 방법에 따라 등등 변한다. 필자가 엔지니어 생활을 하며 강성과 강도에 대해 느낀 바는, 가끔 주 부재 선정을 위해 외력에 대해 높은 강도를 사용해야 하는 부재를 사용할 때 가 있다. 그러나 대부분의 경우 강성은 변하지 않기 때문에 동일한 변형량이 생기는 경우가 있다. 이와 같은 경우 재료의 형상을 보상해야 해결할 수 있다.
- Ductility (연성)
Ductility is a characteristic of ductile material that big change occur until the fracture. The aluminum and steel is representative for the ductile materials.
연성은 교과서 대로 말하자면 파단이 일어나기 전까지 재료에 큰 변형량이 발생하는 재료다. 알루미늄이나 강재가 대표적인 연성부재로 우리 실생활에 자주 쓰인다. 강재와 알루미늄에 감사하자.
- Brittleness (취성)
Brittleness is a opposite property of ductility. It is characteristic of brittle material that small change occur until the fracture. The glass is a representative for brittle material.
취성은 연성의 반대다. 즉 파단이 일어나기 전까지 아주 작은 변형을 보인다. 예를 들면 유리나 콘크리트가 그렇다.