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본서는 각 장의 내용을 정리식으로 구성하여 쉽게 공부할 수 있도록 하였으며, 부록에서 다시 각장의 주요 내용을 간략화하여 정리하였으며, 본문 내용 중간중간에 예제를 실어 해당 내용에 대한 이해도를 높이도록 하였으며, 다양한 응용문제들을 연습문제로 수록하여 응용력을 키울 수 있도록 하였다.



또한, 모든 예제와 연습문제에 상세한 해설을 곁들임으로써 기존의 교재들과 달리 학생들이 연습문제를 기피하는 것을 방지하고, 이 책만으로도 문제 풀이에 대한 충분한 연습이 가능하도록 하였다. 마지막으로 최근의 경향에 맞추어 모든 내용과 문제에 SI단위를 사용하였다.

재료역학은 기계공학 계열의 필수 기초 과목 중 하나로서 기계공학 계열을 전공하는 학생은 반드시 공부해야 할 과목이며, 토목 및 건축 계열 학과에서도 필수 과목이다. 이 책은 재료역학의 주요 내용에 대하여 가급적 상세히 서술하였고, 각종 공식에 대해서도 쉽게 이해할 수 있도록 그 유도 과정을 보여주는 데 중점을 두었다.



첫째, 각 장의 내용을 정리식으로 구성하여 쉽게 공부할 수 있도록 하였으며, 부록에서 다시 각장의 주요 내용을 간략화하여 정리하였다.

둘째, 본문 내용 중간중간에 예제를 실어 해당 내용에 대한 이해도를 높이도록 하였으며, 다양한 응용문제들을 연습문제로 수록하여 응용력을 키울 수 있도록 하였다.

셋째, 모든 예제와 연습문제에 상세한 해설을 곁들임으로써 기존의 교재들과 달리 학생들이 연습문제를 기피하는 것을 방지하고, 이 책만으로도 문제 풀이에 대한 충분한 연습이 가능하도록 하였다.

넷째, 최근의 경향에 맞추어 모든 내용과 문제에 SI단위를 사용하였다.

제1장. 서론

1. 재료역학(strength of materials) 11

2. 공학 단위와 국제 단위 11

3. 하중(load) 13

4. 탄성(elasticity)과 소성(plasticity) 15



제2장. 응력과 변형률

1. 응력(stress)

1-1 수직응력(normal stress) 17

1-2 접선응력(tangential stress) 18

2. 변형률(strain)

2-1 세로 변형률(longitudinal strain) 21

2-2 가로 변형률(lateral strain) 22

2-3 전단 변형률(shearing strain) 22

2-4 체적 변형률(volumetric strain, bulk strain) 23

3. 응력－변형률 선도(stress－strain diagram) 24

4. 훅(Hooke)의 법칙과 탄성계수

4-1 훅의 법칙 27

4-2 세로 탄성계수(modulus of longitudinal elasticity) 27

4-3 가로 탄성계수(modulus of lateral elasticity) 27

4-4 체적 탄성계수(modulus of volume) 28

5. 푸아송의 비(Poisson?s ratio) 30

6. 탄성계수 관계식

6-1 세로 탄성계수와 체적 탄성계수의 관계식 32

6-2 수직 변형률과 전단 변형률 34

7. 허용응력(allowable)과 안전율(safety factor) 37

8. 응력집중(stress concentration) 40

- 연습문제- 연습문제 풀이 44



제3장. 인장, 압축, 전단

1. 인장과 압축의 부정정계 56

2. 합성재료의 응력 61

3. 자중에 의한 봉의 응력과 변형률

3-1 균일단면봉 65

3-2 균일강도의 봉 66

4. 열응력(thermal stress) 72

5. 원환응력과 원통응력

5-1 얇은 원환의 응력(thin circular ring stress) 75

5-2 내압을 받는 얇은 원통(thin walled cylinder) 76

5-3 내압을 받는 두꺼운 원통 78

5-4 두께가 얇은 구의 응력 80

6. 탄성 에너지(elastic strain energy)

6-1 인장 또는 압축으로 인한 탄성 에너지 84

6-2 순수전단에 의한 탄성 에너지 85

7. 충격응력(impact stress) 89

- 연습문제-연습문제 풀이 93



제4장. 조합응열과 모어 원

1. 단순응력(경사면에서의 응력)

1-1 법선응력과 접선응력 104

1-2 단축응력의 공액응력(complementary stress) 107

1-3 단축응력의 모어(Mohr) 원 108

2. 2축응력(biaxial stress)

2-1 법선응력의 접선응력 112

2-2 2축응력의 공액응력 114

2-3 2축응력에서의 변형률 115

2-4 2축응력의 모어(mohr)의 원 116

3. 평면응력(plane stress)

3-1 법선응력과 전단응력 121

3-2 평면응력의 공액응력 122

3-3 최대 및 최소 주응력 123

3-4 최대 및 최소 전단응력 124

3-5 평면응력의 모어의 원 126

- 연습문제-연습문제 풀이 129



제5장. 평면 도형의 성질

1. 단면1차 모멘트와 도심 135

2. 단면2차 모멘트와 단면계수

2-1 단면2차 모멘트와 회전 반지름 139

2-2 단면계수(modulus of section) 140

2-3 단면2차 모멘트의 평행축 정리 141

2-4 극단면2차 모멘트(polar moment of inertia) 145

3. 상승 모멘트와 주축

3-1 상승 모멘트와 주축 146

3-2 상승 모멘트의 평행축 정리 148

4. 주축의 결정 150

- 연습문제-연습문제 풀이 155



제6장. 비틀림

1. 축의 비틀림(torsion of shaft)

1-1 원형축의 비틀림(torsion of circular shaft) 164

1-2 축의 강도와 강성도 167

2. 동력축(power shaft)

2-1 중력 단위의 경우 170

2-2 SI단위의 경우 172

3. 비틀림에 의한 탄성 에너지 175

4. 스프링(spring)

4-1 원통형 코일 스프링 177

4-2 원추 코일 스프링 180

- 연습문제-연습문제 풀이 183



제7장. 보의 전단과 굽힘

1. 보와 하중의 종류

1-1 보(beam) 193

1-2 보의 지점(support)의 종류 193

1-3 하중(load)의 종류 194

1-4 보의 종류 194

2. 전단력과 굽힘 모멘트

2-1 보의 평형 조건 195

2-2 전단력과 굽힘 모멘트 197

2-3 전단력, 수평력 모멘트의 부호 규약 198

2-4 전단력, 굽힘 모멘트, 하중 사이의 관계 199

3. 전단력 선도와 굽힘 모멘트 선도

3-1 외팔보(cantilever beam) 201

3-2 단순보(양단지지보, simple beam) 207

3-3 돌출보(내다지보, over hanging beam) 217

3-4 우력에 의한 SFD와 BMD 221

- 연습문제-연습문제 풀이 223



제8장. 보 속의 응력

1. 보 속의 굽힘응력

1-1 순수굽힘(pure bending) 236

1-2 보 속의 인장과 압축 237

1-3 보 속의 저항 모멘트(resisting moment) 238

2. 보 속의 전단응력

2-1 보 속의 전단응력 241

2-2 직사각형(구형) 단면의 전단응력 242

2-3 원형 단면의 전단응력 243

2-4 I형 단면의 전단응력 244

3. 굽힘과 비틀림으로 인한 조합응력

3-1 보 속의 주응력 246

3-2 상당 굽힘 모멘트와 상당 비틀림 모멘트 247

- 연습문제-연습문제 풀이 250



제9장. 보의 처짐

1. 탄성곡선의 미분 방정식

1-1 처짐곡선의 방정식 261

1-2 외팔보(cantilever beam)의 처짐 263

1-3 단순보(simple beam)의 처짐 267

2. 면적 모멘트법

2-1 면적 모멘트법(moment area method) 274

2-2 모어(Mohr) 정리 275

2-3 외팔보의 면적 모멘트법 277

2-4 단순보의 면적 모멘트법 280

3. 중첩법

3-1 여러 개의 집중하중을 받는 외팔보 285

3-2 집중하중와 등분포 하중를 받는 외팔보 286

4. 굽힘으로 인한 탄성변형 에너지

4-1 외팔보의 탄성변형 에너지 288

4-2 단순보의 탄성변형 에너지 288

- 연습문제-연습문제 풀이 290



제10장. 부정 정보

1. 부정정보 299

2. 일단고정 타단지지보

2-1 한 개의 집중하중을 받는 경우 300

2-2 등분포 하중을 받는 경우 302

3. 양단고정보(fixed beam)

3-1 집중하중을 받는 경우 305

3-2 등분포 하중을 받는 경우 310

4. 연속보(continuos beams) 313

5. 3모멘트의 정리 316

6. 카스틸리아노의 정리 319

- 연습문제-연습문제 풀이 322



제11장. 특수 단면보

1. 균일강도의 보

1-1 집중하중을 받는 외팔보 331

1-2 등분포 하중을 받는 외팔보 334

1-3 직사각형 단면의 단순보 336

2. 겹판 스프링 337

- 연습문제-연습문제 풀이 340



제12장. 기둥

1. 편심압축을 받는 짧은 기둥(column) 342

2. 장주의 좌굴

2-1 세장비(slenderness ratio) 344

2-2 오일러의 공식(Euler’s formula) 345

2-3 오일러 공식의 적용 범위 350

3. 장주의 실험 공식

3-1 고든-랭킨의 공식(Gorden-Rankin’s formula) 351

3-2 테트마이어의 좌굴 공식(Tetmajer’s formula) 352

- 연습문제-연습문제 풀이 354



부록

I. 핵심내용 정리 365

II. 참고내용 정리 386



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