[기계 설계(2)] 힘(Force)

 

 
가장 어려운 부분이 아닐까 생각이 듭니다.
 
압축, 인장, 비틀림 등 부품이 받을 하중을 분석하고,
적절한 재료와 구조를 선택하여 안전하고 경제적이며 내구성 있는 설계를 해야합니다.
 

 

1. 압축력 (Compressive Force)

물체를 눌러서 압축시키는 힘입니다.
압축력은 물체의 부피를 줄이려는 경향이 있습니다.
건물 기둥이 상부 구조물의 하중을 받는 경우도 압축력이라 할 수 있습니다.
압축력을 받을 부품은 강도가 충분해야 하며, 구조적 안정성을 확보해야 합니다.
 

2. 인장력 (Tensile Force)

물체를 잡아당기는 힘으로, 물체를 길게 늘이려는 경향이 있습니다.
로프가 양쪽에서 당겨질 때 발생하는 힘도 인장력입니다.
인장력을 받는 부품은 인장 강도가 높고 신축성이 좋은 재료로 설계해야 합니다.
압축력의 반대성질을 띄고 있습니다.
 

3. 비틀림력 (Torsional Force)

물체를 비트는 방향으로 작용하는 힘입니다. 주로 회전 축에서 발생합니다.
샤프트가 회전하면서 받는 힘.
비틀림력을 견딜 수 있는 강도와 내구성을 가진 재료를 선택해야 하며, 비틀림에 대한 저항을 고려해야 합니다.
 

4. 굽힘력 (Bending Force)

물체가 휘어지거나 구부러질 때 발생하는 힘입니다. 물체의 한쪽 면은 압축되고, 반대쪽 면은 인장됩니다.
굽힘력에 대한 내성을 높이기 위해 물체의 두께와 재료를 적절히 설계해야 합니다.
 

5. 압력 (Pressure)

힘이 특정 면적에 분포될 때 발생하는 힘의 형태입니다. 물리적 물체나 유체에서 자주 다뤄집니다.
타이어 내부의 공기가 타이어 벽에 가하는 힘입니다.
압력을 받는 부품은 압력에 대한 강도를 고려하여 설계해야 하며, 밀폐된 용기에서는 내부 압력을 고려해야 합니다.
이러한 압력 용기는 대부분 둥근 형태를 갖고 있습니다.
예를 들어 진공챔버의 경우 둥근 형태의 반구 모양 챔버는 10T 정도 수준의 두께를 갖고 있지만,
특수한 경우나 요청에 의해 사각 형태로 만들경우 같은 체적을 갖더라도 30~40T의 두께를 주어야합니다.
 

6. 모멘트 (Moment)

힘이 회전축을 기준으로 회전시키려는 경향을 나타내는 힘입니다. 힘의 크기와 작용점까지의 거리의 곱으로 계산됩니다.
회전축과 힘의 방향, 힘의 작용점을 고려하여 회전 부품의 강도와 안정성을 확보해야 합니다.
 

7. 레이디얼 힘 (Radial Force)

회전축에 수직으로 작용하는 힘입니다. 회전하는 물체의 외곽으로 향하거나 중심으로 향하는 방식으로 작용합니다.
레이디얼 힘을 받는 부품은 적절한 베어링과 강도를 가지고 있어야 하며, 균형을 맞추는 것이 중요합니다.
 

8. 쓰러스트 힘 (Thrust Force)

축 방향으로 작용하는 힘으로, 물체를 축을 따라 밀거나 당기는 방식으로 작용합니다.
쓰러스트 힘을 견디기 위해 쓰러스트 베어링을 사용하고, 축의 강도와 내구성을 고려해야 합니다.
 

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