응력-변형률 선도(stress-strain diagram)는 재료의 물리적 특성을 이해하고 분석하는 데 사용되는 중요한 도표입니다. 

이 도표는 재료가 어떤 응력에 어떻게 변형하며 파괴되는지를 그래프로 보여줍니다. 재료 과학, 재료 엔지니어링 및 구조 분야에서 널리 활용됩니다.

응력(stress)은 단위 면적당 작용하는 힘을 의미하며, 변형률(strain)은 초기 길이에 대한 변형의 비율을 나타냅니다. 

응력과 변형률은 다음과 같은 방정식으로 나타낼 수 있습니다:

응력 (σ) = 힘 (F)/면적 (A)

변형률 (ε) = (최종 길이 - 초기 길이)/초기 길이

응력-변형률 선도는 주로 재료 시험을 통해 얻어진 데이터를 시각적으로 표현한 것으로, 다음과 같은 주요 특성을 보여줍니다.

1. Elastic Region (탄성 영역)

초기에는 응력과 변형률이 선형적으로 관련됩니다. 

이 영역에서는 재료가 힘을 가하거나 제거하면 변형이 발생하지만, 힘이 제거되면 재료가 초기 상태로 복귀합니다.

2. Yield Point (항복점)

일부 재료는 탄성 영역을 벗어나면서 일종의 플라스틱 변형이 시작되는 지점을 가집니다. 

이 지점을 항복점이라고 하며, 재료가 영구적으로 변형되기 시작하는 점입니다.

3. Plastic Region (플라스틱 영역) 

항복점 이후에는 응력 증가에 따라 변형률이 더 크게 증가하는 플라스틱 변형 영역이 있습니다. 

재료는 이 영역에서 탄성적인 복귀를 하지 않고 영구적으로 변형됩니다.

4. Ultimate Tensile Strength (최대 인장강도) 

응력-변형률 선도에서 최대 응력을 나타내는 점을 최대 인장강도라고 합니다. 

이 지점에서 재료는 파괴되기 시작할 수 있습니다.

5. Strain hardening(가공 경화)

재료가 플라스틱 변형을 겪을 때 응력이 증가하며 변형률이 증가하는 현상을 가리킵니다. 

이는 재료가 초기에는 탄성적으로 변형되었으나 일정 변형률을 넘어설 때 재료 내부의 결정 구조나 미세한 구조가 변화하면서 재료가 더 강해지는 현상을 나타냅니다.

6. Necking(네킹) 

재료가 과도한 응력과 플라스틱 변형으로 인해 국부적으로 얇아지고 수축하는 현상을 나타냅니다. 

이는 재료의 최대 인장강도를 초과한 후에 나타나는 과정으로, 재료의 단면적이 점점 줄어들면서 국부적으로 길쭉한 형태를 띄게 됩니다. 

7. Fracture Point (파단점) 

최대 인장강도 이후에는 응력이 감소하면서 재료가 파괴되는 지점을 나타냅니다. 

이 지점은 재료의 파단 강도를 나타냅니다.

응력-변형률 선도는 재료의 특성을 이해하고 설계 시 재료의 적절한 선택을 도와주는 중요한 정보를 제공합니다. 

재료의 응력-변형률 특성은 파괴 분석, 구조물 설계, 제조 공정 최적화 등 다양한 분야에서 중요한 역할을 합니다.