건설기계기술사_인장시험의 응력-변형률 곡선(SS곡선)

1. 개념

인장시험은 재료의 강도를 측정하는 가장 일반적인 시험법으로서

인장시편이 끊어질 때까지 잡아당기는 시험이다. 한마디로 재료의

특성을 알기 위해 어떤 녀석인지 잡아당겨보는 것이다.

그래서 이러한 인장시험을 통해 재료 내부의 응력과 변형률의 관계

를 그린 곡선을 '응력-변형률' 곡선(=Stress-Strain Curve)이라 한다.

2. 인장시험의 목적

재료를 당겨서 엿가락처럼 늘어져서 끊어지도록 함으로서 그 재료가

인장력에 어떤 반응을 보이는지 알아보기 위함이며 재료가 얼마나 

버티는지와 항복강도, 인장강도, 탄성계수와 같은 재료의 특성을

확인하기 위함이다.

3. 응력-변형률 선도에 대한 설명

탄성영역은 응력을 제거하면 원형으로 복귀하는 구간이며 이보다 더 큰

힘으로 잡아당기면 물체가 변형되어 원형으로 복귀하지 않는 소성영역으로

들어서게 된다. 항복점에서 극한강도 사이의 구간을 가공경화라 하는데

이 구간에서의 가해지는 응력에 의해 재료는 단단한 성질이 된다.

여기서 항복점이란 응력을 가하지 않아도 변형률이 증가하는 구간으로서

항복점은 상항복점과 하항복점으로 구분되어 진다. 물체가 더 이상 탄성을

유지 못하고 영구변형이 시작되는 지점의 응력을 상항복점이라 하고

인장응려과 변형의 관계가 비례관계를 나타내지 않게 되는 점을 하항복점

이라 한다. 네킹구간은 재료가 인장강도 이상이 되면 응력을 줄이더라도

재료가 계속 변하는 구간을 뜻하며 재료의 단면이 줄어든다는 의미도 있다.

파단강도는 극한강도 이후 극한강도보다 더 작은 응력에 의해 파단되는 지점

의 응력을 의미한다.

'응력-변형률 선도'에 의해 얻을 수 있는 재료의 주요특성은 항복강도,

인장강도, 탄성한도 이렇게 세가지 인데, 항복강도는 영구변형이 시작되는

지점이므로 설계에 가장 중요한 기준이 되며 실제 가해지는 하중보다 항복

강도를 크게 설계 한다. 인장강도는 재료가 파괴되지 않고 견딜 수 있는 최대

응력으로 안전과 관련이 있고, 탄성한도는 영구변형을 일으키지 않고

버틸 수 있는 최대응력으로서 공학적으로는 인장시험에서 탄성한도점을

찾기 어려우므로 탄성한도와 항복점을 동일한 점으로 보고 0.2% off set

항복강도를 많이 사용한다.

0.2% off set강도에 대해서는 다음 글에서 설명할 예정이다.