응력 집중 (Stress Concentration)

응력 집중 (Stress Concentration)

현상

아래 그림의 

왼쪽 경우 : 일정한 단면에 대한 균일한 평균 응력 발생 (σmean) 

가운데 경우 :  단면이 급격이 감소하여 노치부에 응력 집중 현상 발생 ( σmax > σmean )

* 노치부에서 먼 중심부의 경우는 오히려 응력이 norminal 값 보다 작음 ( σ < σmean  )

오른쪽 경우 :  단면이 급격이 감소하여 홀 부근에 응력 집중 현상 발생 ( σmax > σmean )

-> 응력 집중 : 단면적이 급격히 변화하면 그 부근에 응력이 매우 커지는 현상 

-> 응력 집중 계수 (stress concentration factor) 

응력이 얼마나 집중되었는가를 나타내는 척도

크면 클수록 응력이 많이 집중됨

형상만의 함수 (형상 설계를 잘하면 응력 집중 계수가 작아진다)

응력 집중 현상을 줄이려면

아래 그림에서

(a) 응력이 집중된 (잘못된) 설계

(b) 응력의 흐름 (점선 표시)를 완만하게

(c) 필렛 설계 (단면의 완만한 변화)

(d) 2부위 필렛 설계 (단면의 보다 완만한 변화) : 가장 좋은 설계

형상 변경이외에도 보강재 설치, 샷 피닝 (shot peening)으로 표면 가공정도 향상, 압연, 열처리로 강도 증가의 방법도 있다.