인장 및 파단 강도는 두 가지 중요한 매개 변수입니다. 제조업체는 소재를 선택할 때 이 두 가지 매개 변수를 고려합니다. 안타깝게도 대다수의 일반인은 이 두 가지 매개변수를 동일하게 생각합니다. 이 둘 사이에는 여러 가지 차이점이 있다는 것을 기억하세요. 이러한 결정은 인장 강도와 파단 강도에 대한 논쟁을 촉발시킵니다.
이 두 가지 매개변수는 재료의 용량을 평가할 때 유용하게 사용할 수 있습니다. 모든 재료에 인장 또는 파단 강도가 표시되어 있는 것을 볼 수 있습니다. 이는 해당 한계를 초과하는 스트레스나 하중을 가하지 않아야 한다는 뜻입니다. 이 글에서는 인장 및 파단 강도에 대해 자세히 설명하겠습니다. 그럼 시작해 보겠습니다!
인장 강도란 무엇인가요?
이 글은 이 두 가지 매개변수를 정면으로 비교하는 것이 아닙니다. 그보다는 두 매개변수의 차이점을 이해하는 것이 중요합니다. 따라서 먼저 인장 강도의 핵심을 살펴 보겠습니다.
이는 소재가 견딜 수 있는 최대 당김의 양입니다. 이 특정 한계를 초과하면 머티리얼이 영구적으로 변형됩니다. 따라서 이전 모양이나 위치로 돌아가지 않습니다. 이 단계에서는 소재가 파손되지 않는다는 점을 기억하세요. 과학적으로는 단위 면적에 가해지는 힘(응력)입니다.
일부 인기 있는 소재의 인장 강도는 다음과 같습니다:
- 고무: 10-20 MPa
- Steel: 400-1,500 MPa
- 알루미늄: 90-570 MPa
인장 강도에 대해 가장 간단한 단어로 설명해 보겠습니다. 고무줄이 있다고 가정해 봅시다. 이제 고무줄을 잡아당기고 힘을 주어 계속 당깁니다. 하지만 당기는 것을 멈추면 고무는 제자리로 돌아갑니다. 그러나 계속 당기면 고무줄이 변형되기 시작하는 지점에 도달하게 됩니다.
떠난 후에는 원래 위치로 돌아가지 않습니다. 그러나 고무 스트립은 허용 가능한 위치에 있으며 금이 가거나 부러지지 않습니다. 이 단계에서의 힘이 고무 스트립의 인장 강도가 됩니다. 인장 강도가 높으면 재료가 부러지지 않고 변형만 일어납니다. 제 위치로 돌아갈 수 있는 용량이나 능력을 잃게 됩니다.
인장 강도를 구하는 공식은 다음과 같습니다:
인장 강도를 계산하는 공식은 다음과 같습니다:
인장 강도 = 최대 힘(F)/단면적(A)
파스칼의 인장 강도 단위입니다. 궁극 인장 강도와 항복 강도의 두 가지 유형이 있습니다. UTS에서 재료는 상당한 변형을 보입니다. 반면 항복 강도는 재료가 작은 변형을 보이기 시작할 때를 말합니다. 항복 강도는 항상 최종 인장 강도보다 낮습니다.
브레이킹 강도란 무엇인가요?
인장 응력의 의미를 이해하셨나요? 이제 파단 강도에 대해 살펴보겠습니다:
재료가 견딜 수 있는 최대 힘 또는 응력입니다. 이 힘을 견디지 못하면 파손되거나 고장납니다. 일반적으로 사람들은 파단을 변형으로 잘못 이해합니다. 파단 강도 이후에는 어떤 힘이 가해져도 재료가 파단됩니다. 이 힘이 지나면 재료는 사용 가능한 상태가 되지 않습니다.
일부 재료의 파단 강도는 다음과 같습니다:
- 유리: 35-70 MPa
- 나일론: 90-150 MPa
- 알루미늄: 90-310 MPa
앞의 고무줄을 예로 들어 파단 강도에 대해 알기 쉽게 설명해 보겠습니다. 고무줄에 힘을 가하면 고무줄이 변형되기 시작합니다. 영구적으로 변형되기 시작하는 그 단계를 인장 강도라고 합니다. 하지만 계속 힘을 가하면 파단점을 향해 나아갑니다.
고무 스트립이 더 이상 힘이나 강도를 견디지 못하는 시점이 올 것입니다. 이것은 고무 스트립이 견딜 수 있거나 견딜 수 있는 최대 힘입니다. 이를 파단 강도라고 합니다. 힘이 조금만 증가해도 해당 소재는 파손되거나 파손될 수 있습니다. 간단히 말해, 이것은 재료가 견딜 수 있는 최대 힘의 한계입니다.
인장 강도와 파단 강도의 차이점은 무엇인가요?
위 섹션에서는 인장 강도와 파단 강도에 대해 별도로 설명했습니다. 이제 이러한 매개변수에 대해 더 잘 이해하셨기를 바랍니다. 이제 인장 강도와 제동 강도의 차이점을 알아볼 차례입니다.
1- 재료 동작
이 두 가지 매개변수는 소재의 거동과 용량을 이해하는 데 도움이 됩니다. 예를 들어, 인장 강도에서 재료는 영구적으로 변형됩니다. 원래 모양으로 돌아가지 않습니다. 따라서 소재의 탄성을 유지하려면 인장 강도를 초과하지 않아야 합니다.
반면에 파단 강도는 재료의 최대 응력 견딜 수 있는 능력을 나타냅니다. 어떤 재료의 파단 강도가 20MPa라고 가정해 보겠습니다. 이는 해당 소재가 21MPa의 응력을 받더라도 파손되거나 파손되지 않는다는 것을 의미합니다. 이러한 방식으로 이러한 매개변수는 재료에 대한 다양한 정보를 제공합니다.
2- 실패 단계
인장 강도는 고장 단계를 나타내지 않습니다. 예를 들어 인장 강도 한계에 도달하면 재료가 변형됩니다. 하지만 여전히 다른 방식으로 사용할 수 있습니다. 인장 강도는 재료가 변형되기 시작하는 응력을 나타냅니다. 재료가 약간 변형되더라도 재료를 유지할 수 있습니다.
재료는 궁극적인 인장 강도에 도달하기 전에 어느 정도 탄성을 갖게 됩니다. 반면에 파단 강도는 재료가 완전히 파손되었음을 나타냅니다. 재료가 있는데 그 재료에 파단 강도 이상의 응력을 가한다고 가정해 봅시다. 그러면 균열이 발생하고 재료는 실패하거나 파손될 것입니다. 다시는 사용할 수 없게 됩니다.
3- 유연성 및 범위
앞서 말했듯이 인장 강도에는 두 가지 유형이 있습니다. 항복 강도와 최종 인장 강도가 그것입니다. 항복 강도는 재료가 변형되기 시작하는 응력을 나타냅니다. 그러나 여전히 사용할 수 있고 약간의 탄성을 포함할 수 있습니다.
항복 강도 이후에도 계속 힘을 가하면 ITS 단계에 도달합니다. 이 단계는 재료가 파손에 가까워지는 지점입니다. 이 두 단계 사이에 재료를 사용할 수 있습니다. 그러나 제동 강도에는 이러한 범위나 종류가 없습니다. 제동 강도를 교차하면 재료는 실패합니다.
4- 애플리케이션
인장 강도와 파단 강도는 모두 제조업체에게 중요합니다. 물체의 실제 능력과 가치를 파악하는 데 도움이 되기 때문입니다. 이를 통해 프로젝트에 사용할 재료를 신중하게 선택할 수 있습니다. 예를 들어 제조업체는 빔이나 기둥을 만들 때 인장 강도를 기준으로 재료를 결정합니다.
제조업체는 재료가 견딜 수 있는 하중을 가합니다. 마찬가지로 파단 강도를 통해 제조업체는 재료가 견딜 수 있는 응력의 마지막 한계를 알 수 있습니다. 다양한 제품에서 고장 경고에 대한 라벨을 읽어본 적이 있나요? 제조업체는 재료 파단 강도를 확인하여 이러한 경고 또는 제한을 추가합니다.
엘리베이터 운전석에 무게 제한이 있다는 사실을 알고 계셨나요? 이 제한은 엘리베이터를 만드는 데 사용되는 재료의 파단 강도에 따라 정해집니다. 엘리베이터에 더 많은 무게가 실리면 한계 고장이 발생할 수 있습니다. 이러한 강도는 인장 시험기를 사용하여 실험실에서 계산되고 테스트된다는 점을 기억하세요.
골절 강도는 인장 강도와 같은가요?
정답은 '아니오'입니다! 이 두 가지 모두 다른 매개 변수 또는 용어입니다.
파괴 강도는 파단 강도의 다른 이름입니다. 재료가 파단되거나 파손되는 응력 지점을 나타냅니다. 반면 인장 강도는 재료가 영구적으로 변형되기 전에 견딜 수 있는 최대 힘입니다.
인장 강도가 떨어지면 재료는 원래 위치로 돌아가지 않습니다. 이는 탄성을 잃는다는 뜻입니다. 그러나 여전히 아주 적은 탄성으로 사용할 수 있습니다. 그러나 파단 또는 파단 강도는 다릅니다. 이 스트레스 지점에서 재료는 휴거되어 실패합니다. 즉, 전혀 사용할 수 없게 됩니다.
자주 묻는 질문
인장 강도는 파단 강도와 같은가요?
아니요, 인장 강도는 재료가 영구적으로 변형되는 응력 수준을 나타냅니다. 그러나 파단 강도는 응력의 마지막 한계를 나타냅니다. 그 이후에는 재료가 파손되어 더 이상의 힘이나 응력을 견디지 못합니다.
파단 강도는 무엇을 의미하며, 골절 강도와는 어떻게 다른가요?
재료가 파손되거나 고장나는 응력 지점입니다. 간단히 말해 응력의 마지막 한계입니다. 파괴 강도는 파단 강도의 다른 이름입니다.
장력과 인장 강도의 차이점은 무엇인가요?
장력과 인장 강도는 완전히 다른 용어입니다. 장력은 어떤 물체에 가해지는 힘이나 압축을 나타냅니다. 그러나 인장 강도는 재료가 영구적으로 변형되기 전에 견딜 수 있는 힘 또는 응력을 의미합니다.
소재를 인장 강도까지 늘리면 탄성이 모두 사라지나요?
이 소재는 대부분의 탄성을 잃고 영구적으로 변형됩니다. 그러나 여전히 최대 인장 강도까지 당기거나 늘릴 수 있습니다. UTS 이후에는 소재가 파손되어 실패합니다.
결론
위에서 말했듯이 인장 강도와 파단 강도는 서로 다른 두 가지 매개 변수입니다. 그러나 많은 사람들이 이를 혼동하여 동일하다고 생각합니다. 그러나 이는 사실이 아닙니다. 이 글에서는 둘의 차이점에 대해 논의하고 둘이 서로 다르다는 것을 확인했습니다. 예를 들어 인장 강도는 단위 면적당 가해지는 힘입니다.
각 재료에는 특정 인장 강도 값이 있습니다. 이 값을 초과하면 영구적으로 변형됩니다. 반대로 파단 강도는 재료가 견딜 수 있는 최대 응력입니다. 인장 강도와 마찬가지로 각 소재마다 파단 강도 값이 다릅니다. 이 값을 초과하면 변형될 뿐만 아니라 다시 사용할 수 없게 됩니다. 간단히 말해, 성능이 저하되어 작동하지 않게 됩니다. 마지막으로, 두 매개변수는 분야마다 다른 용도로 사용됩니다.