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기계설계-

안전 여유(Margin of safety)와 안전계수 범위

by Z국대Z 2020. 12. 4.
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▣ 안전 여유란?

   - 물체가 최대하중을 받을 때 추가적인 하중을 얼마나 더 견딜 수 있는가를

     나타낸는 값이다.

     [Ex) 재질의 최소 항복강도 :100 MPa, 구조해석 결과 Von mises stress 50MPa

      이때 안전 여유 : 1=100/50-1]

▣ 안전 여유의 특성과 식

    - 설계 안전 계수가 정의되어야 계산이 된다.

    - 설계 안전 계수에 대한 정보 없이도 안전 여유 값만을 알아도 설계 요구 조건을 

      만족하는지 확인할 수 있다.

    - 안전 여유식 : 파손 응력 or 하중/(설계 응력 혹은 하중*설계 안전계수)-1

                       = 실제 안전 계수/ 설계 안전 계수-1

▣ 안전계수 범위

   

안전 계수

설 명

1.25~1.5

관리가 가능한 조건에서 매우 신뢰성 있는 재료를 사용하고, 작용하는

하중 및 응력의 크기를 정확히 아는 경우.

1.5~2

비교적 일정한 조건에서 잘 알려져 있는 재료를 사용하고, 하중과 응력의 크기가 쉽게 결정될 수 있는 경우.

2~2.5

평번한 조건에서 보통의 재료를 사용하고, 하중과 응력의 크기를 

알아낼 수 있는 경우

2.5~3

보통의 환경, 하중, 응력 조건에 별로 사용되지 않은 재료 또는 취성인

재료를 사용하는 경우

3~4

보통의 환경, 하중, 응력 조건에서 사용해 본 적이 없는 재료를 

사용하는 경우

3~4

잘 알려진 재료이지만 불확실한 환경과 응력 조건에서 사용할 때

  * 반복 하중: 위의 표에서 설명한 바에 따라 안전계수를 선택하면 되지만 재료의 항복강도

                  대신에 내구 한도를 기준으로 하여 안전계수를 구해야 한다.

  * 충격 하중: 위의 표 3번째~6번째에서 설명한 바에 따라 안전계수를 선택하면 되지만 충격

                  계수를 포함시켜야 한다.

  * 취성재료: 이론적인 최댓값으로 극한 강도를 사용하며, 위의 표에서 제신 된 값을 대략 2배

                  사용해야 한다.

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