하중의 분류/하중의 종류 및 특징/ 하중의 단위 알아보기

하중(load)과 응력(stress)이란?

하중이란 물체에 작용하는 외력을 말합니다. '힘이 세다'라고 할 때 힘이 하중을 의미합니다. 외부에서 물체로 가하는 외력을 하중이라고 합니다. 이때 응력은 물체가 외부로부터 받는 힘의 크기에 대항해 재료 내부에서 생기는 저항력 또는 변형력을 말합니다.  즉, 하중이 응력보다 높은 경우에는 물체(재료)에 변형이 발생하게 됩니다. 나뭇가지를 부러트린다고 한다면 나뭇가지에 가하는 힘이 하중, 나뭇가지가 힘을 가해도 안부러질 때 응력이 작용하고 있다고 설명할 수 있습니다. 이번 포스팅에선 크게 하중의 분류 방법과 각각의 하중의 종류에 대해서 알아보도록 하겠습니다.

 

하중 - 작용속도(시간) 따른 분류

① 정하중 

-정하중이란 시간과 더불어 크기가 변화하지 않는 정지하중 또는 변화해도 무시할 수 있는 하중을 말합니다.

 

② 동하중 (반복,교번,충격,이동,임의 진동)

-동하중은 정하중과는 다르게 힘의 크기, 방향 및 작용점이 시간에 따라 변하는 하중입니다. 일반적으로 고체역학에서 다루어지는 하중은 아니고 주로 동역학에서 다루

어지는 하중 종류입니다.

 

(1) 반복하중은 하중의 방향과 크기, 작용점의 위치가 같으며, 일정 주기를 갖고 반복적으로 작용하는 하중 입니다.

 

(2) 교번하중은 하중의 방향과 크기가 주기적으로 변하며 일정한 작용점에 작용하는 하중입니다. 

 

(3) 충격하중은 매우 짧은 시간에 한 점에 강하게 작용하는 하중 일반적으로 정하중과 동일한 크기의 충격하중이 가해질 경우 더 큰 응력과 변형을 유발합니다. 고체역학에서 충격에 의한 응력과 변형을 계산할 때 제한적으로 다루어집니다. 

 

(4) 이동하중은 힘의 작용점이 시간에 따라 바뀌는 하중을 말합니다. 

 

(5) 임의 진동 하중은 하중의 방향과 크기가 특별한 주기를 갖지 않고 시시각각 변화하는 하중 일반적으로 지진하중과 같은 경우 이러한 하중 특성을 갑습니다.

 

하중 _작용방법에 따른 분류

 

① 인장하중

-인장하중은 부재가 축 방향으로 길이가 늘어날 수 있도록 당기는 하중​입니다. x, y, z 축 방향으로 모두 작용 가능합니다.

 

② 압축하중

-압축하중은 인장하중과는 반대로 부재가 축 방향으로 길이가 줄어들도록 누르는 하중입니다. x, y, z 축 방향으로 모두 작용 가능합니다.

 

③ 전단하중

-전단하중은 부재를 축 방향 단면으로 자르는 것 같이 작용하는 하중입니다. 

 

④ 굽힙하중

-굽힘하중은 부재의 축에 각을 이루며 부재를 구부리는 방향으로 작용하는 하중이다. 굽힘하중이 작용하면 구부러진 부재의 바깥 지름 방향에는 인장하중이, 부재의 안쪽 지름 방향에는 압축하중이 작용됩니다.

 

⑤ 비틀림하중

-비틀림 하중은 빨래를 짜듯이 부재가 비틀리도록 가해지는 하중이다. 부재 축의 중심에서 일정 거리만큼 떨어져서 작용하며, 축 주위에 moment를 발생시킵니다.

 

 

 

하중 _ 분포상태에 따른 분류

 

 

① 집중하중

-집중하중은 가장 일반적인 정하중의 형태이다. 하중 분포가 하나의 하중점에 집중되어 있는 형태를 의미한다. ​

 

② 분포하중

-분포하중은 부재의 표면이나 선에 연속적으로 분포되어 가해지는 하중을 의미한다. 분포 형태에 따라 균일분포하중, 불균일분포하중, 경사분포하중 등으로 나뉜다. 분포하중은 하중 분포 형상에 따라 특정 위치에 가해지는 집중하중으로 치환할 수 있다. 일반적으로 분포하중이 가해지는 부재의 응력과 변형은 집중하중으로 치환하여 단순화한 뒤 계산한다.

 

하중의 종류 정리 내용

		하중의 작용 방법에 따른 분류
인장하중	Tensile Load	작용방향으로 재료를 늘어나게 하는 하중
압축하중	CompressiveLoad	작용방향으로 재료를 누르는 하중
전단하중	Shearing Load	근접한 평행면에 크기가 같고 방향이 반대인 하중
굽힘하중	Bending Load	재료를 굽히려고 작용하는 하중
비틀림하중	Torsional Load	재료가 비틀어지도록 작용하는 하중
		작용속도(시간)에 따른 분류
정하중	Static Load	시간에 따라 크기와 방향이 변하지 않는 하중
동하중	Dynamic Load	시간에 따라 크기와 방향이 변하는 하중
반복하중	Repeated Load	방향은 변하지 않고 연속 반복적으로 작용하는 하중
교번하중	Alternate Load	방향은 변하지 않고 연속 반복적으로 작용하는 하중
충격하중	Impact Load	짧은 시간에 작용하는 하중
이동하중	Moving Load	이동하면서 작용하는 하중
		분포상태에 따른 분류
집중하중	ConcentratedLoad	재료의 한점에 집중하여 작용하는 하중
분포하중	Distributed Load	일정한 범위 내에 작용하는 하중

 

하중의 단위 / 절대단위 / 중력단위

	하중의 절대 단위
1dyn	질량 1Kg의 물체가 1의 가속도를  생기게 하는 힘	1N = dyn
1N	질량 1Kg의 물체가 1 의 가속도를  생기게 하는 힘
	하중의 중력 단위
1Kg중	질량 1 Kg에 가해지는 중력, 일반적으로 공학단위에 사용

출처 : https://blog.naver.com/locamve

하트♥공감 버튼을 눌러주시면 포스팅에 큰 힘이 됩니다.