재료역학    
지은이 구민세  
 
 
2012년 02월 21일 출간
652쪽 | B5
ISBN 9788963641249
정가 30,000원
   
도서구매
 
eBOOK
   
   
 
 
 
재료역학(Mechanic of Materials)은 구조물(構造物, Structures)과 하중의 상호작용에 의한 변형(變形, Deformation), 변위(變位, Displacement) 및 응력상태(應力狀態, State of Stress)를 다루는 학문이다. 위에서 언급한 재료역학의 정의(定意, Definition) 속에는 재료역학을 처음 접하는 독자들에게 생소한 말들이 대부분이라고 생각한다. 용어의 표현에서 정의는 공학의 특성을 감안할 때 뜻을 정하는 것이라 판단하므로 한문으로 옳음을 정한다는 일반적인 표현인 ‘定義’로 표현하지 않고 ‘定意’로 표현했음을 밝혀둔다. 구조물이란 사용목적을 가지고 목적에 맞게 축조된 물체이고, 하중(荷重, Load)이란 구조물에 영향을 주는 외부로부터의 힘을 말하며, 하중을 세 가지로 구분하여 설명할 수 있다. 그 하나는 고정하중(固定荷重, Dead Load) 즉, 움직이지 않는 하중으로 구조물 자체의 중량으로 표현되는 자중이 있고, 또 하나는 사용목적에 부합되는 하중 즉, 사람, 차량 등을 들 수 있다. 세 번째로는 어쩔 수 없이 영향을 주는 바람, 눈, 지진 등이 있다. 여기서 바람은 풍하중, 눈은 설하중, 지진은 지진하중으로 표현되고 풍하중과 지진하중은 움직이는 하중 즉, 동하중(動荷重, Dynamic Load)으로 구분된다. 동하중은 속도와 시간에 관계되는 즉, 가속도(加速度, Acceleration)에 의해 관계되고 실무적으로 동하중은 등가정적 하중(等價靜的荷重, Equivalent Static Load)으로 계산하여 설계에 반영하는 경우가 많다. 변형은 말 뜻대로 형태가 변하는 것을 말하나 구조물이 파괴되지 않는 상태에서는 눈으로 식별할 수 없을 정도의 미소한 것이다. 변위는 하중을 받는 물체에 나타나는 크기와 방향을 가지는 벡터양 즉, 위치의 변화량을 말하며 수직방향의 처짐 또는 수평방향의 변위가 대표적이다.
‘재료역학을 왜 배워야 하는가?’라는 의문은 독자들이 당연히 가져야 할 사항이고 다음의 목적을 생각하면 어렴풋이나마 답을 얻을 수 있으리라 생각한다. 재료역학을 배우는 목적은 구조물과 하중의 상호관계를 해석하여 안전하고 경제적인 더 나아가 미관이 수려한 구조물을 설계하기 위함이라 할 수 있다. 여기서 해석(解析, Analysis)이란 부재력(部材力, Member Force) 또는 단면력(斷面力, Section Force) 즉, 하중의 영향을 받아 부재 내적으로 작용되는 힘의 성분들을 계산하는 것을 말하고, 설계(設計, Design)란 해석 결과를 이용하여 안전성을 검토하고 경제적인 구조물의 도면을 작성하는 일련의 과정을 말한다. 여기서 부재(部材, Member)란 구조물을 구성하는 요소이고 도면이란 목적된구조물을 축조하기 위해 평면도, 측면도를 포함하여 시공하는 데 필요한 모든 사항이 그림으로 표현된 것을 말한다. 여기서 시공이란 도면에 나타난 대로 정해진 규정(시방)에 따라 순차적으로 구조물을 세우는 것을 말한다.
이 책에서는 재료역학의 진도에서 필요한 정역학의 내용을 함께 다루어 학습에 효율성을 높이고자 한다. 여기서 정역학(靜力學, Statics)은 일명 강체(剛體, Rigid Body)역학이라고도 하며 변형을 고려치 않는 역학이다.
이 책의 언어적 표현의 특징이라 할 수 있는 것은 전문용어에 대해 가능한 한 괄호 속에 한문과 영문, 또는 한문과 영문으로 동시에 표현하기 어려운 것은 한문 또는 영문만으로 나타낸 것이다. 그리고 이 책에서 가장 많이 다루어지는 응력과 변형량의 계산은 간단한 식으로의 표현을 위해 단위를 생략한 숫자만을 사용하여 결과가 산출되도록 하였으며 그 외 계산 과정에서도 단위를 생략하였다.
예제문제와 연습문제는 저자가 직접 만든 부분과 참고 문헌으로부터 발췌‧변형하여 수록한 부분이 있음을 밝혀둔다.
 
 
 
■ 차 례
머리말 iii

서 론 1

01 응 력
1.1 응력의 개념 3
1.2 응력의 종류 4
1.3 볼트 연결부의 설계 33
1.4 축하중에 의한 임의 경사면의 수직응력 ?? 와 전단응력 ?? 41

02 응력과 변형률
2.1 변형률의 개념 49
2.2 응력-변형률 선도 50
2.3 소성거동 55
2.4 탄성거동 56
2.5 진응력과 진변형률 56
2.6 오프셋 방법에 의한 항복강도의 결정 57
2.7 후크의 법칙 57
2.8 재료의 기타 특성 61
2.9 재료의 피로 63
2.10 허용응력과 안전계수 64
2.11 축력에 의한 부재의 변형 66
2.12 부정정 문제 73
2.13 부정정 문제의 해석방법 78
2.14 중첩법 82
2.15 온도변화 문제 93
2.16 푸아송비 100
2.17 1축 하중하의 체적변화량 ?? 및 체적변화율  103
2.18 다축하중 105
2.19 다축하중하에서의 체적 탄성계수  및 체적변화율  106
2.20 전단변형률 110
2.21 탄성계수 ? 와 전단탄성계수 ? 및 푸아송비 ? 사이의 관계 114
2.22 Saint-Venant의 원리 116
2.23 응력집중 116
2.24 소성해석 120
2.25 잔류응력 125

03 휨모멘트
3.1 순수 휨모멘트 137
3.2 직선부재에서 순수 휨에 의한 응력 140
3.3 면적의 모멘트 142
3.4 합성부재 159
3.5 탄소성 재료의 부재 166
3.6 탄성단면계수 ? 및 소성단면계수 ? 176
3.7 편심축하중 180
3.8 비대칭 휨모멘트 183
3.9 편심축하중의 일반적인 경우 186
3.10 곡선부재에 작용되는 휨모멘트 192
3.11 응력집중 201

04 비틀림
4.1 비틀림의 정의 211
4.2 원형 단면축의 비틀림 212
4.3 탄성한계 내에서의 비틀림각 ? 218
4.4 비균일분포 비틀림 221
4.5 부정정축 225
4.6 전동축의 설계 235
4.7 탄소성 재료로 만든 원형 단면축 236
4.8 원형 단면축에서의 잔류응력 241
4.9 직사각형 단면부재의 비틀림 246
4.10 벽 두께가 얇은 중공축에서의 전단응력 248
4.11 원형 축의 응력집중 252

05 횡방향하중
5.1 횡방향하중의 정의 261
5.2 수평전단력 262
5.3 두께가 얇은 부재의 전단응력 275
5.4 소성변형 278
5.5 공간문제에서의 부재력 및 응력의 표시 및 계산 281
5.6 두께가 얇은 부재에 작용되는 비대칭하중, 전단중심 291
5.7 비대칭 단면의 전단중심 301

06 응력과 변형률의 변환
6.1 서 론 317
6.2 평면응력의 변환 317
6.3 주응력과 최대 전단응력 320
6.4 평면응력에 대한 모어원 329
6.5 축하중과 비틀림모멘트에 의한 모어도 334
6.6 일반적인 응력상태 336
6.7 3차원 응력에 대한 모어도의 응용 339
6.8 평면응력을 받는 연성재료의 항복기준 342
6.9 평면응력을 받는 취성재료의 파괴기준 350
6.10 얇은 벽 두께를 갖는 실린더에서의 응력 356
6.11 평면변형률의 변환 361
6.12 평면변형률에 대한 모어원 365
6.13 공간좌표계의 변형률에 대한 모어원 366
6.14 변형률의 측정 370

07 부재력선도
7.1 부재력선도의 정의 387
7.2 평면문제에서의 N.F.D, S.F.D, B.M.D의 작성 387
7.3 평면문제에서의 하중  와 전단력 ? , 그리고 휨모멘트 ? 사이의 관계 390
7.4 공간문제에서의 N.F.D, S.F.D, B.M.D, T.M.D 406
7.5 균일단면보의 설계 417
7.6 균일강도보 424

08 이중적분법에 의한 처짐각 및 처짐
8.1 이중적분법의 개요 437
8.2 탄성곡선방정식 438
8.3 부정정보 450
8.4 분포하중  와 전단력 ? 및 휨모멘트 ? 사이의 관계를 이용한 탄성곡선식 464

09 모멘트 면적을 이용한 처짐각 및 처짐을 구하는 방법
9.1 모멘트 면적의 제1정리 481
9.2 모멘트 면적의 제2정리 483
9.3 최대 처짐 494

10 에너지 방법
10.1 변형에너지 517
10.2 충격하중 520
10.3 축력에 의한 탄성변형에너지 521
10.4 휨모멘트에 의한 탄성변형에너지 524
10.5 비틀림모멘트(?? )에 의한 탄성변형에너지 527
10.6 전단력에 의한 탄성변형에너지 530
10.7 공간상태에서의 탄성변형에너지 531
10.8 단일하중하에서의 일과 에너지 532
10.9 여러 하중하에서의 일과 에너지 542
10.10 Castigliano의 정리 545
10.11 부정정구조물 553
10.12 단위하중법 562

11 기 둥
11.1 구조물의 안정 589
11.2 단부조건이 다른 기둥의 Euler 공식 유도 591
11.3 편심축하중에 의한 임계하중 및 최대응력 604
11.4 시컨트 공식 607
11.5 ? ? ? 효과 612
11.6 중심축하중을 받는 기둥의 설계 616
11.7 편심축하중을 받는 기둥의 설계 619

부록 A 강재제원표 627
부록 B 단면성능 631
부록 C 구조시스템 637
부록 D 참고문헌 641