층밀림 변형력 문서 원본 보기

{{위키데이터 속성 추적}}
{{추가 정보|층밀림힘}}

'''층밀림 변형력'''<ref>한국물리학회 물리학용어집 https://www.kps.or.kr/content/voca/search.php?et=en&find_kw=shear+stress</ref>(shear stress, 층밀림 응력, 전단 응력(剪斷 應力). 종종 τ로 표시됨, 그리스어: [[Τ|타우]])은 [[재료 단면]](material cross section)과 [[동일 평면]]([[공면점]])에 있는 [[변형력]](stress) 구성 요소이다. 이는 재료 단면에 평행한 [[힘 (물리)|힘]] 벡터의 구성 요소인 [[층밀림 힘]](shear force)에서 발생한다. 반면에 [[수직 변형력]](normal stress, [[수직 응력]])은 작용하는 재료 단면에 수직인 힘 벡터 구성요소에서 발생한다.

전단 응력(shear stress)은 재료가 [[전단력]](shear force)을 받을 때 이에 저항하여 생기는 [[응력]](stress)을 말한다.

==일반 층밀림 변형력==
평균 층밀림 번형력 τ 또는 단위 면적 당 힘을 계산하는 공식은 다음과 같다:<ref>{{서적 인용| last=Hibbeler|first=R.C. | title=Mechanics of Materials|year=2004|publisher=Pearson Education|location=New Jersey USA|isbn=0-13-191345-X|pages=32}}</ref>
<math display="block"> \tau = {F \over A},</math>
여기서: {{기호없는 목록| style = padding-left: 1.5em;
| 1 = {{mvar|F}}, 적용된 힘;
| 2 = {{mvar|A}}, 단면적.
}}

관련된 영역은 적용된 힘 벡터에 평행한 재료 [[면 (기하학)|면]](face), 즉 힘에 수직인 표면 [[법선 벡터]](normal vector)에 해당한다.

==기타 형태==
===벽 전단 응력===
=== 순수 층밀림 변형력 ===
===빔 전단===
===세미 모노코크 전단===
===충격 전단===
=== 유체의 층밀림 변형력 ===
{{본문|유체 동역학}}
{{참고|점성|Couette flow|푸아죄유의 법칙|Depth-slope product|Simple shear|Wind stress}}

[[뉴턴 유체]]의 거동은 다음과 같은 간단한 식으로 나타낼있다.
(가정조건 : 비 압축성 유동, 등방성 뉴턴유체)

:<math> \tau = \mu {du \over dx} </math>

여기서,

:*<math> \tau </math>          는 유체에 작용하는 층밀림 변형력(shear stress)
:*<math> \mu </math>           는 유체의 [[점성계수]]
:*<math> {du \over dx} </math>는 [[층밀림 힘]](shear force)에 수직한 방향의 속도의 [[기울기 (벡터)|기울기]]로 표현되는 전단변형률이다.

==== 예시 ====

==센서를 이용한 측정==

===발산 프린지 전단 응력 센서===
===마이크로 기둥 전단 응력 센서===
===전기확산 방식===

== 토질역학에서의 전단 강도 ==
흙이 [[전단 (물리)|전단]] 응력을 받아 현저한 전단 변형을 일으키거나 명확한 전단 활동을 일으킨다면 이것을 '흙이 전단 파괴되었다'고 하며 이때의 활동면 상의 전단 응력을 전단 강도(shear strength)라고 한다.{{Sfn|장병욱|전우정|송창섭 |유찬 |2010 |p=175}} Mohr-Coulomb의 이론에 따르면 전단강도는 흙 입자 사이에 작용하는 점착력(c)과 마찰에 의해서 결정된다. Φ는 내부마찰각 또는 전단저항각이라고 한다.{{Sfn|이인모|2013|p=378}} 흙의 전단 강도 식은 다음과 같다.{{Sfn|장병욱|전우정|송창섭 |유찬 |2010 |p=177}}
:<math>\tau=c+\sigma tan\phi</math><br>
여기서 <math>\sigma</math>는 전응력을 나타낸다. 만약 공극 수압이 발생한다면, 위 식에서 전응력이 아닌 유효응력을 대입하여 계산해야 한다. 즉,<br>
:<math>\tau=c+\bar{\sigma} tan\phi</math><br>
[[지반#유효응력과 공극수압|유효응력]]이란 전응력에서 [[지반#유효응력과 공극수압|공극 수압]]을 뺀 것과 같다(<math>\bar{\sigma}=\sigma-u</math>)

[[파일:BW-SG-Coulomb1.png|right|섬네일|300px|Mohr-Coulomb의 파괴 규준]]

σ와 τ에 따른 파괴 포락선(failure envelope)은 실제로 곡선이지만, 계산의 편의 상 직선으로 보고 사용하며, 이를 '''모어―쿨롱의 파괴규준'''(Mohr―Coulomb failure criteria)이라고 한다. 파괴 규준 선 이하에 σ, τ가 위치하면 아직 전단파괴가 일어나지 않은 것이고, 파괴 규준 선에 점이 위치하면 전단파괴가 일어난 것을 의미한다.{{Sfn|장병욱|전우정|송창섭 |유찬 |2010 |p=177-178}}

전단강도는 흙의 종류에 따라 달라지는 것이 아니라 같은 흙이라도 다르게 나타날 수 있다.{{Sfn|이인모|2013|p=376}}

'''전단강도에 영향을 주는 현장 요인들'''{{Sfn|장병욱|전우정|송창섭 |유찬 |2010 |p=176}}
* [[공극비]], [[입도분포 곡선|입도]], 흙 입자 형상
* [[함수비]]
* 하중 재하 속도. 급속 하중 재하는 [[과잉간극수압]]을 발생시킴
* 강도의 [[비등방성]]: 연직방향과 수평방향의 강도가 다를 수 있음.

'''전단강도에 영향을 주는 실내 실험 요인들'''{{Sfn|장병욱|전우정|송창섭 |유찬 |2010 |p=177}}
* [[과잉간극수압]] 발생 여부
* 시료 [[지반 조사#교란 시료 채취|교란]] 여부
* [[함수비]]

=== Mohr의 응력원 ===
[[파일:미소 요소의 전단응력.png|right|300px]]
지표면에서 z 거리만큼 아래에 있는 흙의 미소 단위에 대해 생각해보자. 이 미소 요소에 수직으로 작용하는 응력을 <math>\sigma_1</math>이라 하고, 수평으로 작용하는 응력을 <math>\sigma_3</math>라 할 때, 미소 요소내의 임의 경사면 상에서의 수직 응력과 전단 응력을 구할 수 있다. <math>\sigma_1>\sigma_3</math>라고 가정한다면, <math>\sigma_1</math>이 작용하는 면을 최대 주응력면이라고 하고, <math>\sigma_3</math>가 작용하는 면을 최소 주응력면이라고 한다. 이때 <math>\theta</math>는 최대 주응력면과 응력을 구하려는 면이 이루는 각이다.{{Sfn|이인모|2013|p=383}} 해당 경사면에 작용하는 수직 응력과 전단 응력은 다음과 같다.
:<math>\sigma=\frac{\sigma_1+\sigma_3}{2}+\frac{\sigma_1-\sigma_3}{2}cos 2\theta</math><br>
:<math>\tau=\frac{\sigma_1-\sigma_3}{2}sin 2\theta</math>
::<math>\theta = 45^\circ + \frac{\phi}{2}</math>

== 같이 보기 ==
* [[연속체 역학]]
* [[층밀림 탄성률]](shear modulus)
* [[항복 변형력]](yield stress)
* [[층류]](laminar flow)
* [[난류 (역학)]]
* [[층밀림]](shearing, [[전단]])
* [[변형력]](stress, [[응력]])
* [[층밀림 힘]](shear force, [[전단력]])
* [[층밀림 비율]](shear rate, [[전단율]])
* [[겉보기 점성도]]
* [[빙엄 플라스틱]]
* [[층밀림 변형]](shear strain, [[전단 변형]])

== 각주 ==
{{각주}}

== 참고 문헌 ==
* 성안당 출판사, <토목기사 과년도 시리즈 - 토질 및 기초>, 2015
* {{서적 인용 |저자1=장병욱 |저자2=전우정 |저자3=송창섭 |저자4=유찬 |저자5=임성훈 |저자6=김용성 |날짜=2010 |제목=토질역학 |출판사=구미서관 |isbn=978-89-8225-697-4 |ref=harv}}
* {{서적 인용|저자1=이인모|제목=토질역학의 원리|날짜=2013|출판사=씨아이알|isbn=9791156100096|판=2|ref=harv}}

{{전거 통제}}
{{토막글|공학}}

[[분류:토질역학]]
[[분류:재료역학]]