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해석

변형과 변위의 차이는?

공학적으로 변위(Displacement)와 변형(Deformation)은 외부 하중에 의해 재료와 구조의 거동을 설명하는 데 사용되는 중요한 개념입니다.

이 두가지는 서로 관련되어 있지만 물체가 가해지는 힘이나 하중에 반응하는 방식이 다른 측면을 나타냅니다.

1. 변위(Displacement)

변위는 외력이나 하중이 작용하고 난 후 재료나 구조물의 한 점의 위치가 원래의 위치에서 최종 위치로 옮겨진 것을 말합니다.

벡터의 양으로 크기와 방향을 모두 가지고 있다는 것을 의미하죠.

변위는 종종 선형 이동으로 표현되기도 하며 가해지는 힘의 특성에 따라 다양한 방향으로 발생할 수 있습니다.

예를 들어 굽힘 하중을 받는 단순한 빔을 생각해본다면, 하중이 작용하면서 빔은 구부러질 것이고,

빔을 따라서 다른 지점들은 서로 다른 변위를 가지게 될 겁니다.

빔의 임의의 지점에서의 변위는 굽힘 하중으로 인해 해당 지점이 원래 위치에서 얼마나 이동했는지를 설명합니다.

그림 1: 거리(Distance) & 변위(Displacement) 예시

2. 변형(Deformation)

변형은 가해진 힘 또는 하중에 따라 재료 또는 구조물의 형상 또는 크기가 변하는 것을 말합니다.

변위의 변화와 형상의 변화를 모두 포함하는 넓은 의미의 용어입니다. 변형은 재료의 거동에 따라 탄성 또는 소성일 수 있습니다.

탄성 변형

탄성 변형은 일시적이고 바뀔 수 있는 성질이 있습니다.

가해진 힘이 제거되면 재료 또는 구조가 원래의 모양과 크기로 돌아옵니다.

탄성 변형은 재료의 탄성 한계 내에서 가해진 하중과 변형 사이의 선형 관계를 특징으로 합니다.

소성 변형

소성 변형은 영구적이고 되돌릴 수 없습니다.

가해진 힘이 재료의 탄성 한계를 초과하면 재료가 소성 변형을 일으켜 모양이나 크기가 영구적으로 변화합니다.

그림 2: 탄성 영역 & 소성 영역

요약하면, 변위는 외부의 힘에 의해 재료 또는 구조의 점 또는 입자의 위치가 변하는 것을 의미하며,

변형은 변위의 변화와 형상 또는 크기의 변화를 모두 포괄하는 의미입니다.

엔지니어는 다양한 하중 조건에서 재료 및 구조의 구조 무결성 및 안전성을 보장하기 위해 변위와 변형을 모두 분석하고 고려해야 합니다.

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