응력집중의 경감대책

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응력집중을 경감시키는 방법

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◎ 응력집중 경감 대책
비스켓을 자를 때 골이 진 부분이 잘 잘라지는 현상을 경험한 적이 있을 것이다. 공학적으로 비스켓의 골과 같이 단면적이나 형상이 급변하는 부위를 노치(Notch)라 한다. 이와 같은 노치의 밑(최소 단면적을 가지는 곳)에는 노치를 생각하지 않고 계산한 값(공칭응력)보다 큰 응력이 작용된다.

이 현상을 응력집중이라 하며 노치에 의한 응력 집중현상을 노치효과라 한다. 축의 파괴는 피로파괴가 대부분이며 노치부분에 응력이 집중되면 피로현상이 빨리 진행된다. 축의 직경변화가 심한 부위가 파단되는 이유는 바로 이 노치효과 때문이다.

응력집중은 구조물의 부분들이 적절한 비율을 갖도록 세기를 감소시킬 수 있다. 완만한 모양의 필릿은 단면이 변하는 부분의 모퉁이에서의 부드러운 표면은 균열의 생성을 저지한다. 구멍둘레를 적절히 보강하는 것이 이로울 수 있다. 구조용 부재 내의 응력분포를 완만하게 하여 응력집중계수를 줄이는 여러 가지기법들이 있다.

노치효과를 최소화 할 수 있는 방법은 없을까? 의외로 간단하게 감소시킬 수 있는 방법이 있다. 모서리 진 곳이나 단차 부위를 둥글게 가공하거나 경사지게 가공하여 단면적의 변화를 완만하게 해 주면 된다. 피니언 축의 경우 단차 부위의 반경을 2mm이상으로 가공해 주는 것이 바람직한 것으로 판단된다.

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