이 도구에 대하여
안전율 계산기는 부품이 견디는 하중보다 얼마나 강한지 알려줍니다. 재료의 항복 및/또는 극한 강도와 작용 응력을 입력하면 항복 기반 및 극한 기반 안전율, 해당 안전 여유, 목표 계수에 대한 합격/불합격 확인을 반환합니다. 모든 산술은 브라우저에서 로컬로 실행되며 입력한 내용은 기기를 떠나지 않습니다.
안전율은 단순히 강도를 작용 응력으로 나눈 것입니다: n_yield = σ_yield / σ_applied, n_ultimate = σ_ultimate / σ_applied. 안전 여유는 안전율에서 1을 뺀 값을 백분율로 나타낸 것이며 — 여유 0%는 부품이 정확히 한계에 있음을 의미합니다. 부품이 직접(수직) 응력과 전단을 동시에 받을 때 도구는 이를 von Mises 등가 응력 σ_vm = √(σ² + 3τ²)으로 결합하고 강도를 이 등가 값으로 나눕니다. 이는 표준 연성 재료 항복 기준입니다. 또한 목표 안전율에서의 허용 응력(강도 ÷ 목표)을 보고하여 여유가 얼마나 있는지 확인할 수 있습니다.
예시로, 100 MPa의 작용 수직 응력을 받는 항복강도 250 MPa 강재는 안전율 2.5, 안전 여유 150%를 갖습니다. 여기에 40 MPa의 전단도 받으면 von Mises 응력이 약 122 MPa로 상승하고 항복 안전율은 약 2.05로 떨어집니다. 일반적인 설계 계수는 잘 알려진 정적 하중에 대해 약 1.5부터 불확실한 하중, 취성 재료, 안전 중요 부품에 대해 4 이상까지입니다.
자주 묻는 질문
안전율과 안전 여유의 차이는 무엇인가요?
안전율은 강도를 작용 응력으로 나눈 것입니다(예: 2.5). 안전 여유는 그 계수에서 1을 뺀 값으로 백분율로 표시됩니다(150%). 여유 0%는 작용 응력이 강도와 정확히 같아 예비가 없음을 의미하며, 양의 여유는 여분 용량을 나타냅니다.
항복 강도와 극한 강도 중 무엇을 사용해야 하나요?
영구 변형이 파괴가 되는 경우 — 기계 부품의 일반적 경우 — 항복 강도를 사용하세요. 파단만 중요할 때는 극한 강도를 사용하고 더 큰 계수를 적용하세요. 도구는 양쪽 모두 보고하므로 응용 분야를 지배하는 한계에 맞춰 설계할 수 있습니다.
von Mises 옵션은 어떻게 작동하나요?
수직 응력 σ와 전단 응력 τ가 함께 작용할 때 도구는 von Mises 등가 응력 √(σ² + 3τ²)을 계산하고 강도를 이 값으로 나눕니다. 이는 연성 금속에 대한 표준 왜곡 에너지 항복 기준이며 단일 조합 안전율을 제공합니다.
적절한 안전율은 무엇인가요?
하중 확실성, 재료, 파괴의 결과에 따라 다릅니다. 잘 정의된 정적 하중과 연성 금속에는 대략 1.5~2, 가변 또는 충격 하중에는 2~3, 불확실한 하중, 취성 재료 또는 파괴가 사람을 위험에 빠뜨리는 경우에는 3~4 이상입니다.