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통합재료역학 동영상

통합재료역학




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강좌 소개

수업내용/목표

평형상태의 힘이 고체(변형이 가능한 재료)에 가해졌을 때, 그 재료의 변형에 대해 연구하는 학문인 고체역학의 3가지 개념을 이해하고 설명할 수 있다.
① 힘 : 물체 외부에 가해지는 외력과 물체 내부에 존재하는 내력으로 분류한다. 일반적으로 힘은 직진력(force)과 회전력(moment)을 포함한다. 고체역학에서는 물체에 가해지는 힘이 평형상태에 있기 위한 조건을 유도한다.
② 고체(재료) : 재료의 물성치에 대한 정의를 유도한다. 물성치는 내력과 변형률의 관계식으로 나타낼 수 있다.
③ 변형 : 물체 내부에 존재하는 내력에 의하여 물체가 변형하며 그 변형은 변형조건을 만족시켜야 한다. 고체역학에서는 변형(률)에 대한 정의를 유도한다.

예시 영상(1주차 1차시)

강좌 운영 계획

주차별 학습 내용

주차

주차명

차시

차시명

학습요소

담당교수

1

Basics of

mechanics

1-1

Overall Structure of Mechanics 1

강의영상

퀴즈

박성진

1-2

Overall Structure of Mechanics 2

강의영상

퀴즈

1-3

Notation for Physical Quantities

강의영상

퀴즈

1-4

Thermodynamics 1

강의영상

퀴즈

1-5

Thermodynamics 2

강의영상

퀴즈, 에세이

2

Statics1

2-1

Introduction

강의영상

퀴즈

박성진

2-2

Statics of Particles

강의영상

퀴즈

2-3

Statics of Rigid Bodies 1

강의영상

퀴즈

2-4

Statics of Rigid Bodies 2

강의영상

퀴즈

3

Statics2

3-1

Centroids and Moments of Inertia for Distribution Forces 1

강의영상

퀴즈

박성진

3-2

Centroids and Moments of Inertia for Distribution Forces 2

강의영상

퀴즈

3-3

Analysis of Structures 1

강의영상

퀴즈

3-4

Analysis of Structures 2

강의영상

퀴즈

4

Statics3

4-1

Friction 1

강의영상

퀴즈

박성진

4-2

Friction 2

강의영상

퀴즈

4-3

Energy Method 1

강의영상

퀴즈

4-4

Energy Method 2

강의영상

퀴즈

5

Structures and Mechanics

5-1

Short Introduction to Mechanics

강의영상

퀴즈

강건욱

5-2

Force and Moment

강의영상

퀴즈

5-3

Force-Couple System

강의영상

퀴즈

6

Equilibrium, Stress and Strain

6-1

Equilibrium, Stress and Structures

강의영상

퀴즈

강건욱

6-2

Stress

강의영상

퀴즈

6-3

Strain

강의영상

퀴즈

7

Mechanical Properties and Behaviors

7-1

Mechanical Properties of Materials

강의영상

퀴즈

강건욱

7-2

Mechanical Behavior of Materials

강의영상

퀴즈

7-3

Mechanical Behavior of Materials

강의영상

퀴즈

8

External Load

8-1

Axial Load

강의영상

-

강건욱

8-2

Axial Load II

강의영상

퀴즈

8-3

Torsion

강의영상

퀴즈

8-4

Torsion II

강의영상

퀴즈

중간고사

9

External Load

9-1

Bending

강의영상

퀴즈

강건욱

 

9-2

Bending II

강의영상

퀴즈

9-3

Bending III

강의영상

퀴즈

9-4

Shear

강의영상

퀴즈

9-5

Shear II

강의영상

퀴즈

10

Stress Transformation

10-1

응력변환식

강의영상

퀴즈

강건욱

10-2

Principal stress

강의영상

퀴즈

10-3

Mohr’s circle

강의영상

퀴즈

10-4

변형변환식

강의영상

퀴즈

10-5

주변형

강의영상

퀴즈

Material Behavior

10-6

Stress-strain relationship

강의영상

퀴즈

10-7

Failure Theory

강의영상

퀴즈

강건욱

11

Machine

Elements1

11-1

Introduction

강의영상

퀴즈

박성진

11-2

Design of Shaft

강의영상

퀴즈

11-3

Design of Nonpermanent Joint: Screw

강의영상

퀴즈

12

Machine

Elements2

12-1

Design of Permanent Joints:

Welding

강의영상

퀴즈

박성진

12-2

Design of Mechanical Springs

강의영상

퀴즈

13

Machine

Elements3

13-1

Design of Bearing 1

강의영상

퀴즈

박성진

13-2

Design of Bearing 2

강의영상

퀴즈

14

Machine

Elements4

14-1

Design of Gear 1

강의영상

퀴즈

박성진

14-2

Design of Gear 2

강의영상

퀴즈

박성진

15

Machine

Elements5

15-1

Design of Clutches and Brakes

강의영상

퀴즈

15-2

Design of Flywheels

강의영상

퀴즈

15-3

Design of Flexible Mechanical Elements

강의영상

퀴즈

16

기말고사

과제


주차별 학습 목표

주차별 학습 목표

주차

학습목표

1

기계공학의 가장 기본적인 12개의 공식과 미지수에 대해서 이해하고, 주어진 문제를 해결할 수 있다. 고체, , ·유체역학이 결국 하나의 기계공학 시스템 내에서 이루어진다는 것을 이해하고, 이러한 개념들을 기반으로 기계공학 전반에 대해 거시적인 관점에서 설명할 수 있다.

2

여러 가지 물체를 절점 하나로 단순화하여, 그 절점에 대한 힘과 모멘트의 작용 그리고 작용한 모멘트를 분석할 수 있다. 뿐만 아니라 물체를 절점이 아닌 강체 자체로 판단하고 그에 따라 힘을 분석할 수 있다.

3

강체에 집중하중이 가해졌을 때와 분포하중이 가해졌을 때, 이를 구별하는 방법에 대해서 이해하고, 해석할 수 있다. 물체에 하중이 가해졌을 때 이를 효과적으로 분해하고 해석할 수 있다.

4

중요한 외력 중 하나인 마찰의 개념과 종류 그리고 각 마찰을 해석할 수 있다. 단순한 평면에서부터 경사로까지 다양한 마찰의 상황을 직접 확인하고, 알맞은 공식을 적용하여 주어진 문제를 해결할 수 있다.

5

1

역학에 대한 간략한 설명과 역학의 발전에 공헌한 역사적인 인물들에 대한 소개를 통하여 역학이란 학문적 분야에 대해 친숙해진다.

2

역학에서 힘을 어떻게 정의하는지 이해하고, 힘을 특징짓는 요소와 힘을 어떻게 표현하는지를 배운다.

3

모멘트(moment)와 커플(couple)의 차이를 이해하고, 강체에 가해진 외력을 임의의 힘-커플 시스템으로 구성할 수 있다.

6

1

정적 평형을 이해하고, 정적 평형식을 이용하여 구조물에 대한 힘 해석을 수행할 수 있다.

2

응력(stress)의 정의 및 성분(component)을 이해하고, 평형식에 따라 독립적인 성분의 개수를 파악할 수 있다.

3

변형율(strain)의 정의 및 성분에 대해 배우고, 수직 성분(normal component)와 전단 성분 (shear component)이 각각 재료의 부피 변화와 형상 변화에 기인함을 이해한다.

7

1

재료의 기계적 물성을 측정하는 대표적인 시험 중 하나인 단축인장 실험을 파악하고, 실험으로부터 얻어진 응력-변형율 곡선으로부터 재료의 기본적인 기계적 거동을 파악할 수 있다.

2

연성재료(ductile material)에서 항복점 이후 나타나는 소성 변형의 기작을 원자 수준에서 파악하고, 탄성변형과 달리 비가역적인 거동이 나타나는 이유를 설명할 수 있다.

3

재료의 변형시 내부에 축적되는 변형 에너지(strain energy)의 개념을 이해하고, 이로부터 취성/전성 재료의 차이점을 재료의 인성(toughness) 관점에서 설명할 수 있다.

8

1

보가 축하중(axial loading)을 받을 시 발생하는 수직응력과 수직변형율을 기술할 수 있고, 보의 탄성 변위(elastic displacement)를 보의 단면적과 탄성물성, 외부 하중으로 나타낼 수 있다.

2

축하중을 받는 보의 부정정 문제를 적합 조건을 활용하여 풀 수 있다. 열응력과 잔류 응력의 개념을 이해하고 관련 공학적 문제를 해결할 수 있다.

3

보가 비틀림하중(torsion)을 받을 시 보의 단면에 발생하는 전단 응력과 전단 변형율을 기술할 수 있다.

4

비틀림하중(torsion)을 받는 보가 탄성 변형시 발생하는 비틀릭 각도 (angle of twist)를 극관성모멘트(polar moment of inertia), 전단계수, 외부 토크(torque)로 나타낼 수 있다.

9

1

보가 굽힘하중(bending)을 받을 시 보의 단면에 발생하는 수직응력과 수직변형율을 기술할 수 있다.

2

transformed section method를 적용하여 복합재 보의 굽힘하중 문제를 풀수 있다. 곡선보(curved beam)가 굽힘하중을 받을 때, 단면에 발생하는 응력의 분포를 나타낼 수 있다.

3

비탄성 굽힘 하중을 받는 보의 내부에 발생하는 잔류응력을 구할 수 있다.

4

전단하중을 받는 보의 단면에 발생하는 전단응력을 기술할 수 있다.

5

전단하중을 받는 보의 단면에 발생하는 전단유동(shear flow)을 구할 수 있다.

10

1

평면응력 상태를 이해하고, 응력변환식을 활용하여 동일한 응력 상태를 임의의 좌표계에서 표현할 수 있다.

2

주응력/최대 전단 응력의 개념을 이해하고 응력변환식을 이용하여 구할 수 있다.

3

모어 원 (Mohr's circle)을 이용하여 응력변환을 수행할 수 있고, 모어 원 상에서 주응력과 최대 전단 응력을 찾을 수 있다.

4

평면변형율 상태를 이해하고, 변형율 변환식을 활용하여 동일한 변형률 상태를 임의의 좌표계에서 표현할 수 있다.

5

모어 원 (Mohr's circle)을 이용하여 변형율 변환을 수행할 수 있고, 모어 원 상에서 주변형율과 최대 전단 변형율을 찾을 수 있다.

6

일반화된 훅의 법칙을 배우고, 선형 탄성 거동하는 등방성 재료의 경우 탄성 물성 계수간에 관계식이 존재하며 독립적인 물성 계수의 수는 2개임을 이해한다.

7

취성/전성 재료 거동 특성에 맞추어 적절한 파손 이론을 적용할 수 있고, 이를 통하여 재료의 파손을 예측할 수 있다.

11

기계요소를 설계할 때 주의할 점이 무엇인지 이해하고, 1주차와 5주차에서처럼 기계요소설계라는 학문이 세워지기 위해서 필요한 여러 가지 가정과 가설을 설명할 수 있다. 여러 가지 부품을 설계할 때 설계의 큰 틀에 대해서 확인할 점을 파악하여, 설계할 수 있다.

12

여러 가지 기계부품을 연결해주는 결합부 중 비영구 결합인 Screw의 개념과 원리, 그리고 그 안에 사용되는 수식을 이해하고, 주어진 문제를 해결할 수 있다. 이번 주차를 통해서 Screw가 언제 필요한지와 어떤 Screw를 써야 좋은 설계인지를 이해하고, 설명할 수 있다.

13

베어링의 개념과 베어링이 사용될 때 주의해야 할 힘과 변형에 대해서 이해하고, 설명할 수 있다. 여러 가지 베어링의 종류에 대해서 이해하여, 실제 베어링을 설계할 때 주의할 점들에 대해서 설명할 수 있다.

14

주요 기계부품 중 하나인 기어에 대해서 이해하고, 기어의 가장 기본적인 형태와 주로 사용되는 기어에 대해 설명할 수 있다. 기어를 설계할 때 고려해야 하는 기어의 크기에 대해서 설명할 수 있다. 그리고 기어를 분석하기 위해서 사용되는 공식을 이해하고, 주어진 문제를 해결할 수 있다. 기어가 생기게 된 배경과 여러 가지 종류의 기어가 어느 곳에 사용되는지 이해하고, 설계할 때 주의해야 할 부분을 설명할 수 있다. 각 기계장치에 사용되는 기어와 선정 방법에 대해서 이해하고, 특성에 따라 적절한 활용법을 설명할 수 있다.

15

자동차, 컨베이어벨트 등에서 주로 사용되는 클러치, 브레이크, 플라이휠의 다양한 종류에 대해서 알아보고 기계부품을 직접 결합할 수 있다. 실제 부품을 설계할 때 위의 부품을 어떻게 선정해야 하는지 설명할 수 있다.

강좌운영팀 소개

교수자

박성진 교수 사진
박성진 교수

□ 인적사항

○ 성 명 : 박성진
○ 소 속 : 포항공과대학교 기계공학과
○ E-mail : sjpark87@postech.ac.kr

□ 학력

○ 1987~1991 포항공과대학교 기계공학과 학사
○ 1991~1993 포항공과대학교 기계공학과 석사
○ 1993~1996 포항공과대학교 기계공학과 박사

□ 경력

○ 1996~2000 - LG전자 생산기술원 선임연구원
○ 2001~2009 - (주)쎄타텍 CTO
○ 2001~2005 - 미국 펜실베니아주립대학교 연구원
○ 2005~2009 - 미국 미시시피주립대학교 연구교수
○ 2009~현재 - 포항공과대학교 기계공학과 교수

□ 주요업적 및 수상경력

○ 논문 165, 학회발표 376, 저서 13, 특허 7
○ 젊은 남고석좌교수 (2011~2014)
○ 국제분말야금학회 최고논문상 (2007-2008)

□ 연구분야

○ 분말공정, 컴퓨터모사, 인공지능
○ 산학협력, 창업생태계 (산학처장, 포스텍기술지주회사 대표이사)
강건욱 교수 사진
강건욱 교수

□ 인적사항

○ 성 명 : 강건욱
○ 소 속 : 연세대학교 기계공학과
○ E-mail : kwkang75@yonsei.ac.kr

□ 학력

○ 1994~2001 포항공과대학교 기계공학과 학사
○ 2002~2004 스탠포드대학교(Stanford University) 기계공학과 석사
○ 2004~2011 스탠포드대학교(Stanford University) 기계공학과 박사

□ 경력

○ 2011~2013 - 미 로스 알라모스 국립연구소 (Los Alamos National Lab.)
박사후 연구원
○ 2013~현재 - 연세대학교 기계공학과 교수

□ 주요업적 및 수상경력

○ 논문 30여 편
○ 한국전산구조공학회 미래기술상 (2017)
○ Asia-Pacific Association for Computational Mechanics Young
Investigators Award (2016)
○ 대한기계학회 CAE 및 응용역학 부문 젊은 연구자상 (2015)
○ 연세대학교 우수강의 교수상 (2014)

□ 연구분야

○ 분자동역학, 소성거동, 전산재료
○ 극한환경 재료거동

강좌지원팀

송기웅 조교 사진
송기웅 조교

□ 인적사항

○ 성 명 : 송기웅
○ 소 속 : 포항공과대학교 기계공학과
○ E-mail : gwsong93@postech.ac.kr

강좌 수강 정보

이수/평가 정보

이수/평가 정보
과제명 퀴즈 중간고사 기말고사
반영비율 40% 30% 30%

※ 총 60% 이상 점수 획득 시, 이수증을 발급받을 수 있습니다.

강좌 수준 및 선수요건

학부생

교재 및 참고문헌

- Vector mechanics for engineers statics 11th edition beer
- Mechanics of Materials, 7th Edition
- Shigley's Mechanical Engineering Design 10th edition74

자주 묻는 질문

고체역학이란 무엇인가요?

고체역학은 유체역학과 달리 고체에 작용하는 응력과 그에 따른 변형에 관여하는 물리적 현상을 연구하는 학문입니다.

고체역학수업을 들으면 어떤 일을 할 수 있나요?

고체역학은 기계공학에서 가장 중요한 분석대상 중 하나인 힘과 재료에 대해서 분석하기 때문에 변형되는 재료를 분석할 수 있게 됩니다.

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  1. major

    Engineering
    (Mechanical & Metallurgical Engineering)
  2. 강좌를 개발하고 운영하는 기관입니다. 컨소시엄으로 운영 시, 대표기관의 명칭이 나타납니다

    univ_name

    POSTECHk
  3. 강좌의 구성 주차 수를 의미합니다. (강좌를 충실히 학습하기 위해 필요한 주당 학습시간을 의미합니다.)

    Course Week
    (Estimated Effort)

    15week
    (주당 03시간 00분)
  4. 본 강좌 이수자에게 인정되는 학습시간으로 해당 강좌의 동영상, 과제, 시험, 퀴즈, 토론 등의 시간을 포함합니다. (강의 내용과 관련된 동영상 재생 시간의 총 합계입니다.)

    Accredited learning time
    (Video Duration)

    45시간 00분
    (11시간 20분)
  5. 수강신청이 가능한 기간으로 해당 기간 내에만 수강신청이 가능합니다.

    Course Registration Period

    2019.05.17 ~ 2019.08.16
  6. 강좌가 운영되고 교수지원이 이루어지는 기간입니다. 이수증은 강좌운영기간이 종료된 이후에 발급받을 수 있습니다.

    Classes Period

    2019.05.20 ~ 2019.08.31