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27.1 : 변형 에너지

변형 에너지는 재료 과학 및 구조 공학 분야의 기본 개념으로, 하중을 받아 변형될 때 재료나 구조에 의해 흡수되는 에너지를 설명합니다.

한쪽 끝이 고정되어 있고 자유 끝에서 축방향 힘을 받는 막대를 생각해 보십시오. 이 축방향 힘은 로드 내부에 응력을 유발하여 로드를 신장시킵니다. 축방향 힘이 증가함에 따라 로드의 신장도 증가하며, 이는 적용된 힘과 그에 따른 변형 사이의 직접적인 관계를 보여줍니다. 이 동작은 하중-변형 플롯으로 그래픽으로 표현될 수 있습니다.

막대를 약간 늘리기 위해 축방향 힘이 수행한 일은 힘과 해당 신장의 곱과 같습니다. 그래픽적으로 이 작업은 주어진 신장에 대한 하중-변형 곡선 아래 영역에 해당합니다. 주어진 신장에 대해 막대에 수행된 총 작업을 계산하려면 신장 한계에 대한 힘 신장 방정식을 적분해야 합니다. 이 총 일은 시스템에 입력된 에너지를 나타내며 변형 에너지로 저장됩니다. 재료의 탄성 한계 내에서 탄성 변형으로 인해 재료에 저장된 변형 에너지 U는 신장률의 제곱에 비례합니다.

Equation 1

변형 에너지의 개념을 통해 엔지니어는 재료나 부품의 에너지 흡수 용량을 정량화할 수 있으며, 이는 영구 변형이나 파손 없이 하중을 견딜 수 있는 능력을 평가하는 데 필수적입니다. 변형 에너지는 충격 흡수 장치, 에너지 저장 장치 설계, 충격력 분석 등 다양한 엔지니어링 응용 분야에서도 중추적인 역할을 합니다.

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Strain EnergyMaterials ScienceStructural EngineeringDeformationAxial ForceStressElongationLoad deformation PlotWork DoneEnergy AbsorptionElastic LimitStrain Energy StorageEngineering ApplicationsShock AbsorbersImpact Forces

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