[기계재료학] 재료의 성질 (강도, 경도, 강성 등)

기계재료학에서 공부한 재료에 대한 물성을 정리합니다.

 

 

Resilience

the ability of a material to absorb and release elastic strain energy.

 

Strength

다양한 종류의 강도(strengh)가 있습니다.

그 중에서도 Yield Strength, Ultimate Strength, Fracture Strength가 있는데

Yield Strength는 plastic deformation이 시작되는 strength

Ultimate Strength는 necking이 발생하기 시작하는 strength

Fracture Strength는 facture가 발생할 때의 strength

 

 

Toughness

Total energy per unit volume the material can absorb before it fractures

- Fracture toughness : the ability of a material containing a crack to resist fracture

 

 

 

Hardness

- Resistance to scratching or to indentation by a hard object.

- Measured by the penetration of a hard sphere, a cone, or a pyramid that is pressed into the surface with a known force

 

위 그림은 hardness를 측정하기 위한 다양한 방식입니다.

 

Stiffness

재료가 외부 힘(여기서는 응력)에 대하여 변형되는 정도를 결정하는 값. 즉, 응력에 대해 저항하는 정도를 나타내는 값으로, metal, ceramic에서는 Young's modulus로 표현합니다.

 

 

 

재료의 물성과 별개로, 재료를 사용하다보면 발생하는 failure가 있는데,

대표적으로 fatigue(피로)와 creep이 있습니다.

 

Fatigue

failure of structures that are subjected to repeated or cyclic loading

특정 load 이상에서 반복적으로 loading을 가하면 fatigue가 발생합니다.

모든 load에 대해서 발생하는 것은 아닙니다.

위 그림은 각 물성마다 특정 load와 cycle 횟수에 따라 fatigue가 발생하는 것을 plotting한 것입니다.

만약 그래프의 최소 stress보다 더 작은 stress로 load를 가하는 반복적인 동작이라면, fatigue가 일어나지 않음을 예상해볼 수 있습니다.

 

Creep : 

- Time-dependent change of strain under constant stress.

- Usually observed at temperature about half the melting point and above, and stress levels less than the yield stress.

- Important for high-temperature applications.