 물질의 약간 다른 특성들

(1)

6. Stress, Strain

위덕대학교 박 상 영

(2)

 6장에서 배울 내용 1. 스트레스의 형태 2. 스트레인의 형태

3. 스트레스와 스트레인의 관계(뻣뻣함과 탄력성: stiffness & elasticity)

 새로 접하게 될 단어들

스트레스, 스트레인, 탄력성, 가소성, 뻣뻣함, 점탄성, 틱스트로피

Stress, Strain

(3)

 스트레스: 단위 영역마다 물질에 가해지는 힘 Nm^-2(N/m²)

= 압력

 스트레스는 다양한 방향으로 물질에 작용

Stress

(4)

• 미는 스트레스

• 물체의 축 방향으로 누르거나 짜내는 힘

• 인체의 압박 스트레스: 중력

• 선 자세, 앉은 자세, 누운 자세

압박 스트레스 compressive stress

(5)

 당기는 스트레스

 물체의 축 방향으로 잡아당기거나 펴는 힘

 근육의 수축 시 힘줄의 당김 스트레스

 스트레칭 시 근육과 힘줄의 당김 스트레스

 쇼핑 백

장력 스트레스 tensile stress

(6)

 표면과 평행한 방향(수평면)으로 작용하는 힘

 관절의 전단력은 관절연골에서 예방

 인체 관절의 미끄러짐(sliding), 회전(rolling)

전단 스트레스 shear stress

(7)

 압박 + 장력 스트레스

+ 굽혀지는 물체의 층은 미끄러짐(전단력) 발생

굽힘 스트레스 bending stress

(8)

전단

 회전하는 운동은 실제 인체의 다른 지점에서 전단 스트레스 발생시켜 방향을 다르게 한다

토크 스트레스 or 회전성 스트레스

전단력

(9)

 앞, 뒤 수평적 요인은 발허리뼈머리에서 어떤 스트레스를 발생?

 수직 요인은 발허리뼈머리에서 어떤 스트레스를 발생시키는가?

 굽힘(bending)

 토크(torsional)

 전단(shearing)

 압박(compressive)

 반복적인 스트레스는 무엇을 발생시키는가?

 굳은 살 유발(반복 압박력- 티눈, 반복 전단력- 물집, 피부손상)

스트레스

(10)

스트레스

 정강뼈의 움직임에서 관절 표면은 어떤 스트레스를 받는가?

 전단 스트레스

 전방십자인대는 어떤 스트레스를 받는가?

 장력 스트레스

 강한 태클은 전방십자인대에 어떻게 작용하는가?

 인대의 약한 부분에서 찢어짐(뼈 접합부)

(11)

 Box 6.2 실습

스트레스

(12)

 발목 힘줄의 스트레인

 길이의 변화를 원래 치수로 나누어 계산

 양적 스트레인(장력), 음적 스트레인(압박)

 스트레스 조건에서 인체 형태의 상대적인 변화

 예시 1)

12cm 길이의 밴드를 17cm으로 늘렸을 때

 5/12cm = 0.4167 ⇒ 41.67%의 장력 스트레인 발생

 예시 2)

10cm의 찰흙을 통해넣어 8cm까지 눌렀을 때

 -2cm/10cm = -0.2 ⇒ -20%의 압박 스트레인 발생

스트레인 strain

(13)

 뻣뻣함 ^stiffness = 스트레스/스트레인 = 탄성률(세로탄성계수)

 스트레스(Y축)에 따라 스트레인(X축)의 움직임이 적으면 더 뻣뻣함

 탄성 단계: 항복점 이전에 스트레스를 멈추면 원래대로 돌아감

 항복점(yield point): 찢어짐(tearing) 의미

 플라스틱 단계: 항복점 이상으로 스트레스 주면 파괴(영구적 변화)

스트레스-스트레인 관계와 뻣뻣함

S= absolute strength Y= yield point

F= failure

(14)

• 스트레스가 가해지는 속도는 물질의 뻣뻣함을 변경한다

• 스트레스의 속도가 느려지면 스트레인이 증가한다

• 인체의 근육

 물질의 약간 다른 특성들

• 피로: 반복적인 스트레스로 인한 구조적 손상(예: 피로 골절)

• 물질강도: 깨지기 전에 물질이 견딜 수 있는 스트레스의 양

스트레스-스트레인 관계와 뻣뻣함