- 강의 소개
고체역학은 모든 공학 설계에 기본이 되는기반 지식으로,물체에 다양한 힘과 토크가작용할 때 물체가 변형하는 성질을수학적으로 분석하는 학문이다. 본 강좌에서는 고체역학 내용 중에서도응력과 변형률의 관계, 축방향 수직 응력 및 이에 따른 변형,토크에 따른 비틀림 변형, 벤딩 모멘트에 의한 빔 변형 및응력 분포, 빔 벤딩의 경우 모멘트와 응력 분포에 대한 구체적인 설명이 제공될 것이다.미적분학과일반물리 및 기본적인 역학에 대한 이해가 있다면고체역학 I 강의를 수강하는데 무리가 없을 것이며, 고체역학 I (6주),고체역학 II (6주) 총 12주간의 강의를 통해 고체역학에 대한 기본적 지식을 배우게 될 예정이다.
- 강의 목차
- 응력과 변형률의 관계
1) 고체역학이란 무엇인가? 고체역학의 중요성
2) 정역학: 힘과 모멘트의 평형
3) 응력의 정의 I: 수직응력, 전단응력
4) 응력의 정의 II: 수직응력, 전단응력
5) 방향에 따른 수직응력, 전단응력의 변화
6) 3차원 공간에서의 응력 - 축방향 수직응력 및 이에 따른 변형
1) 고체의 수직응력-수직변형률 관계
2) 고체의 수직응력과 길이방향 변형
3) 부정정 (statically indeterminate) 문제 해석 방법
4) 3차원 공간에서의 응력-변형률 관계 (Generalized Hooke's Law)
5) 고체의 전단응력-전단변형률 관계
6) Generalized Hooke's Law 예제
7) 비등방성 고체의 변형 - 축에 가해지는 토크에 따른 비틀림 변형
1) 비틀림 (torsion) 상황에서 토크와 전단응력
2) 비틀림 각 (angle of twist)
3) 비틀림 상황에서 토크, 전단응력, 전단변형률 사이의 관계
4) 비틀림 해석에서의 단면의 극관성 모멘트
5) 비틀림에서의 방향에 따른 전단응력, 수직응력
6) 비틀림 상황에서 토크, 물성, 형태에 따른 비틀림 각 계산
7) 비틀림에서의 부정정 문제 해석 방법 - 벤딩 모멘트에 의한 빔 변형 및 응력 분포
1) 순수 굽힘 (pure bending) 이란?
2) 순수 굽힘에서의 위치에 따른 변형률
3) 순수 굽힘에서의 중립축 (neutral axis) 및 위치에 따른 수직응력 계산
4) 단면 이차 모멘트의 정의, 계산법, 굽힘변형에서의 중요성
5) 순수 굽힘 예제 풀이
6) 단면이 다양한 물질로 구성된 빔의 굽힘 해석
7) 편심축 하중 (eccentric loading)에 의한 수직 응력 분포 해석 방법 - 빔 벤딩의 경우 모멘트와 응력분포
1) 빔의 굽힘 문제 해석 방법 기본 (위치에 따른 전단력, 모멘트 및 수직응력)
2) 빔의 하중에 따른 경계조건, 굽힘에서의 전단력, 모멘트 해석
3) 예제: 다양한 하중이 가해지는 굽힘 조건에서의 전단력 및 모멘트 계산
4) 예제: 다양한 하중이 가해지는 굽힘 조건에서의 전단력 및 모멘트 도표 작성 방법
5) 빔의 굽힘 문제에서의 분포하중, 전단력, 모멘트의 관계
6) 예제: 분포하중, 전단응력, 모멘트 관계를 이용한 전단력 및 모멘트 도표 작성 방법
- 교수자
KAIST 기계공학과 석좌교수
1998 KAIST 기계공학과 학사, 2003 University of Illinois at Urbana-Champaign 기계공학과 석사, 2007University of California at Berkeley 기계공학과 박사
2005-2008 Hewlett Packard Laboratory 방문연구원
2007-2008 Berkeley Sensor and Actuator Center (BSAC) 연구원
2009-현재 KAIST 기계공학과 조교수 (2009-2012), 부교수 (2012-2016), KAIST 지정석좌교수(2017-), 정교수(2019-)
2014-2015 University of California at San Diego 방문 교수
주요 연구분야: MEMS/NANO, 환경/생체 모니터링용 초미세/저전력 센서, 마이크로/나노 제조공정
- 강의 튜터
권영재, kyj1995@kaist.ac.kr