강도와 강성

1 강도(strength)
 1) 강도의 정의
   - 재료에 하중이 걸린 경우, 재료가 파괴되기까지의 변형저항(응력)을 그 재료의 강도라고 한다.
   - 강도의 단위는 단위 면적 당 받는 힘으로 표현.(응력의 단위와 동일)
     * cf) MPa, kN/m^2.
   - 인장강도·압축강도·굽힘강도·비틀림강도 등이 있다.

 2) 강도의 측정
   - 인장강도는 시험편을 서서히 잡아당기는 인장시험으로 측정.
   - 압축강도는 짧은 기둥모양의 시료에 축방향으로 압축하중을 가하여 측정.
   - 비틀림강도는 둥근 기둥모양의 시료가 비틀림에 의해 파괴되었을 때 가해진 비틀림 모멘트로부터 계산에 의해 구함.

2 강성(rigidity)
 1) 강성의 정의
   - 재료가 탄성변형을 할 때 재료는 그 변형에 저항하는 성질이 있는데, 이 변형에 저항하는 정도를 나타낸 것.
   - 탄성체에 외력이 가해졌을 때의 변형은 힘이나 모멘트의 크기 외에 탄성체의 형상, 지지 방법, 재료의 탄성계수 등에 따라 달라짐.
   - 일반적으로 재료의 강성은 단위변화량에 대한 외력의 값으로 나타냄.

 2) 강성의 종류
  ① 축강성(신장강성)
     - 신장은 외력에 비례하는데, 단위신장 당 외력을 신장강성이라고함.

     - 축강성 : E x A
  ② 굽힘강성
     - 처짐(굽힘모멘트)에 저항하는 성질, 탄성률(E) X 단면2차모멘트(I)이 굽힘강성이다.
     - 빔을 구부릴 때 빔의 처짐곡선의 곡률은 굽힘모멘트(M)에 비례하며, 탄성률(E)×단면2차모멘트(I)에 반비례함. 곡률은 굽힘 모멘트 M이 같아도 E×I가 작을수록 크다. 즉, EI는 처짐곡선에서 곡률의 크기를 나타내는 계수인데, 이것이 굽힘강성이다.

     - 굽힘강성(bending rigidity) : E x I (I : 단면2차 모멘트)
  ③ 전단강성
     - 전단강성(shear rigidity) : G x A

  ④ 비틀림강성
     - 봉을 비틀 때 단위길이당의 비틀림각은 비틀림 모멘트에 비례하나, 단위 비틀림각을 주는 비틀림 모멘트를 비틀림강성이라고 한다.
     - 비틀림강성(torsion rigidity) : G x J (J: 단면2차 극모멘트)

굽힘강성과 굽힘강성도