증가하는 또는 일정한 외부 힘을 받는 모든 물질은 결국 특정 한계를 초과하여 파괴됩니다. 물질에 손상을 일으키는 외부 힘에는 인장, 압력, 전단, 비틀림 등 여러 종류가 있습니다. 인장 강도와 항복 강도는 인장력에 대해서만 나타내는 강도입니다.
이 두 가지 강도는 인장 시험을 통해 얻습니다. 재료를 특정 하중 속도로 파괴될 때까지 연속적으로 늘리고, 파괴될 때 견딜 수 있는 최대 힘을 재료의 극한 인장 하중이라고 합니다. 극한 인장 하중은 힘의 표현이며 단위는 뉴턴(N)입니다. 뉴턴은 작은 단위이므로 대부분의 경우 킬로뉴턴(kN)을 사용하며, 극한 인장 하중을 시편의 단면적으로 나눕니다. 원래 단면적에 대한 응력을 인장 강도라고 합니다.
인장 강도는 재료가 인장력 하에서 파손에 저항할 수 있는 최대 능력을 나타냅니다. 그렇다면 항복 강도란 무엇일까요? 항복 강도는 탄성 재료에만 해당하며, 비탄성 재료는 항복 강도가 없습니다. 예를 들어, 모든 종류의 금속, 플라스틱, 고무 등은 모두 탄성과 항복 강도를 가지고 있습니다. 유리, 세라믹, 석재 등은 일반적으로 탄성이 없으며, 설령 탄성이 있다 하더라도 그 강도는 매우 약합니다. 탄성 재료는 파괴될 때까지 일정하고 지속적으로 증가하는 외부 힘을 받습니다.
정확히 무엇이 달라진 것일까요? 첫째, 재료는 외부 힘의 작용으로 탄성 변형을 일으킵니다. 즉, 외부 힘이 제거되면 재료는 원래 크기와 모양으로 되돌아갑니다. 외부 힘이 계속 증가하여 특정 값에 도달하면 재료는 소성 변형 단계에 들어갑니다. 일단 소성 변형이 시작되면 외부 힘이 제거되더라도 재료는 원래 크기와 모양으로 되돌아갈 수 없습니다! 이러한 두 가지 변형을 일으키는 임계점의 강도를 재료의 항복 강도라고 합니다. 가해진 인장력에 대응하는 이 임계점의 인장력 값을 항복점이라고 합니다.
게시 시간: 2022년 9월 23일
