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기계공학/기계역학 61

영률(young's modulus)

1 영율의 정의(young) - 선형탄성재료의 응력과 변형률 사이의 관계를 정의하는 탄성계수 - 물체에 주어진 압력을 알때 그 물체가 변형된 정도를 예측하는데 쓰임. 2 특징 - 변형을 확인하기 위해 이전에는 훅의 법칙을 이용하였음. * F=kx * 상수 k 는 물체의 모양과 구성물질을 함께 고려하는 수. * 영율은 모양을 고려하지 않아도 물질의 종류만 알고 있으면 알수 있었기에 더 대중적으로 사용됨. - E와 σ는 압력단위를 가짐. 3 적용 - 응력과 변형이 0에 가까울때는 응력변형곡선은 선형이고, 응력과 변형사이의 관계는 응력이 변형에 비례한다는 훅의 법칙으로 설명된다. - 비례성의 상수는 영률이다. - 재료의 강성과 유사하나 다르다. * 강성 : 재료의 국부적인 특성뿐아니라 물체의 형태에 따라 달라..

강성과 강성도(rigidity, stiffness)

1 강성의 정의 1) 정의 - 재료의 변형에 대한 저항정도를 의미 - 재료의 변형은 비틀림 또는 굽힘의 정도로 구분되며 이는 축강성, 굽힙강성, 전단강성, 비틀림강성으로 크게 구분할 수 있다. 2) 특징 - 강도는 재료의 단단함을 뜻하나 강성은 재료가 변형에 저항하는 성질을 뜻한다. - 재료의 탄성영역내 단단함(변화저항정도)은 E로 그 의미를 표현할 수 있으나 형태까지 고려된 변형저항도를 강성이라한다. - 강성(rigidity)은 재료의 형태를 고려한 변형정도를 뜻하나, 길이에 따라서(크기 조건) 달라지므로 길이조건을 고려한(단위길이) 개념이 강성도(stiffness)이다. 2 강성과 강성도 1) 강성(rigidity) - 축강성(EA) - 휨강성(EI) - 전단강성(GA) - 비틀림강성(GIp) ※ E..

연속방정식

1 연속방정식 개요 1) 정의 - 흐르는 유체에 질량보존의 법칙을 적용하여 얻은 방정식 2) 개념도 2 관련 유도식 1) 질량유량 - 단위시간당 흘러간 유체의 질량 - MT^-1 2) 중량유량 - 단위시간당 흘러간 유체의 중량 - FT^-1 3) 체적유량 - 단위시간당 흘러간 유체의 체적 - L^3T^-1 - 일반적으로 유량이라고 표현한다. - 비압축성 유체에만 적용가능하다.(밀도의 변화가 없음) 3 연속방정식 1) 1차원 연속방정식 2) 2차원 / 3차원 연속방정식 - 속도벡터 - 구배연산자 - 벡터의 연산 참고(내적)

유체경계층 / 경계층유동 / 속도경계층

1 경계층(boundary layer) 1) 정의 - 유체가 유동할때 물체 표면 부근에 점성의 영향에 의해 생긴 얇은층 2) 특징 - 경계층 내에서는 점성의 영향이 크다 - 경계층 외에는 비점성유동이다. 3) 속도경계층(velocity boundary layer) - 평판위에서 유체의 점성에 의하여 나타나는 점성 전단력이 효과가 미치는 두께까지의 영역. - 일반적으로 경계층 두께는 u = 0.99V 가 되는 표면으로부터의 y거리로 정의한다. - 아래 평판위의 유동은 u=0.99V가 되는 가상의 선을 영역으로 나눈다. * 경계층영역(boundary layer region) : 점성의 영향과 그에 따른 속도변화가 크게 나타난다. * 비회전유동영역((irrotational flow region) : 마찰의 효..

관유동

1 관유동 1) 유속 2) 유량 2 관유동 손실 1) 주 손실신수도(관마찰 손실수두, headloss) - 층류 - 난류 : 표면조도(ε)와 관경(D)의 관계로 실험적 추정, 무디선도를 통한 가늠. 2) 부차적 손실수두 - 마찰손실수두 이외의 모든 손실수두(직경변화, 방향변화, 밸브, 유입/유출) - 국부적손실(minor headloss) K : 부차적 손실계수, 실험적인 수치로 종류별로 대응되는 값이 상이함. ※ Moody 선도

열량, 일량

1 열량 - 1Q2 = mC(T2-T1) [kcal, kJ, J] - 1kcal = 427kgf.m = 4.2kJ (1kcal = 3.968Btu = 2.2Chu) 2 비열(C) 1) 정의 - 어떤물질 1kg을 1℃ 높이는데 필요한 열량 [kcal/kg℃, kJ/kg℃] 2) 물의 비열 - C=1kcal/kg℃ - C=4.2kJ/kg℃ 3 잠열 1) 융해잠열 - 0℃ 얼음이 0℃ 물로 변화할때 필요한 열량 - 80kcal/kg 2) 기화잠열 - 100℃ 물이 100℃ 증기로 변화할때 필요한 열량 - 539kcal/kg 4 일량 1) 일 - 1W2 = PAΔS = PV [kgf.m, N.m, J, kJ] ΔS : 변위 2) 동력 - L = 1W2/ΔT = FV = Tω

내부에너지와 엔탈피

1 내부에너지 1) 내부에너지의 정의 - ΔU=Q−W - ΔU=Q-PΔV - U= 3/2nRT 2) 내부에너지의 계산 - 내부에너지는 분자의 분자운동에너지에 기인한다. * KE=N(0.5mv^2)=3/2NkT * k : 볼츠만상수 * N : 기체분자 총 수 - ΔU∝ΔT∝ΔKE * 기체의 내부에너지 변화량은 온도의 변화와 비례한다. * 기체분자의 온도변화는 분자의 운동에너지 변s화량에 비례한다. * 기체분자의 운동에너지는 온도에 비례하고 이는 내부에너지의 증가를 의미한다. 3) 내부에너지의 특징 - 특정한 물질이 가지는 고유한 에너지. - 내부에너지의 값은 측정할 수 없다.(에너지 값이 지속적으로 변하기 때문) - 외부 자극에 의한 내부에너지 변화량은 측정할 수 있음. 2 엔탈피(enthalpy, H) ..

항력과 양력

1 항력(drag force) 1) 정의 - 유동하는 유체가 유동방향으로 물체에 가하는 힘. - 물체가 유체 안에서 상대적으로 움직일 때 움직이는 방향의 반대방향으로 작용하여 물체의 운동에 저항하는 힘. * 항력은 마찰력과 같으며 물체의 운동에 저항한다. 2) 특징 - 유체는 다양한 방향으로 물체에 힘과 모멘트를 가할 수 있다. 특히 움직이는 방향과 반대항향의 압력차이와 물체표면과 닿는 유체의 점성력으로 항력이 발생한다. - 항력과 양력은 유체의 밀도, 속도, 물체의크기, 형상, 방향과 관련이 있다. 3) 계산 - 항력의 계산 * 유체가 유선상 정상상태일 때 적용. * A 는 물체의 평면도 면적(platform area)를 적용. - 항력계수(무차원수) 2 양력(lifting force) 1) 정의 - ..

증기의 열적 상태량

1 현열(액체열 1→2) - 물질의 온도변화에만 관여되는 열(sensible heat) - 물질의 온도변화 정도는 물질의 고유의 비열에 따른다. - 관련 상태량 * Δq = dh - vdp * 1q2 = h2 - h1 2 잠열(증발열 2→3) - 물의 상변화에만 관여되는 열 - 잠열의 용어는 숨은열(latent heat)으로도 표현된다. - 물질의 온도를 변화시키지 않는다. - 지구복사 에너지 중 지표로부터 대기로 이동되는 열 중 대류에 의한 현열보다 증발/응결에 의한 잠열이 더 많다. - 대기압 상태에서는 현열보다 잠열의 열량이 더 높으나 압력이 상승할수록 현열량이 증가한다. 3 현열(과열증기 3→4) - 포화증기(건증기)는 끓는점(현열가열)으로 가열될 때와 추가적인 열(잠열가열)로 기화될때 발생함. ..