기계설계 허용응력(allowable stress)과 안전율(safety ratio)

1) 허용응력 (allowable stress)

 - 실제로 안전하게 오랜시간 운전 또는 사용상태에 있을 때 각 재료에 작용하고 있는 응력을 사용응력 (working stress)이라 하며， 안전하게 여유를 두고 제한한 탄성한도이하의 응력 즉， 재료를 사용하는데 있어서 허용할 수 있는 최대응력을 허용응력(allowable stress) 이라 한다. 따라서， 사용응력은 허용응력 (σ“)보다 작든지 같아야 한다.

 

또한， 허용응력 (σa) 이란 부품설계시 사용하는 응력의 최대허용치로서 기준강도보다 작아야 한다. 즉， 기준강도보다 작은 응력에서 파괴된다는 가정하에 설계를 하여야 한다.

 

2) 안전율(safety ratio, 안전계수 : safety factor)

- 안전율(safety ratio) 이란 어떤 기계에 작용하는 재료의 설계상 허용웅력을 정하기 위한 계수로서 허용응력을 정하는 기준은 재료의 항복점， 극한강도， 피로한도， 크리프한도， 좌굴응력 등인데， 이를 기준강도(응력)라 한다.

 

여기서， 기준강도의 선정은 사용상태에서의 마멸이나 부식， 하중의 종류 및 성질， 부재의 형상 및 온도의 영향(열응력)， 재료의 성질 및 신뢰성， 수명， 충격 등을 고려하여 일반적으로 다음과 같은 값을 잡는다.

 

1. 정하중이 작용하는 연강과 같은 연성재료는 항복점을 기준강도로 한다.

2. 정하중이 작용하는 주철과 같은 취성재료는 극한강도를 기준강도로 한다.

3. 반복하중이 작용하면 피로한도를 기준강도로 한다.

4. 고온에서 정하중이 작용할 때에는 크리프(creep) 한도를 기준강도로 한다.

5. 좌굴이 예상되는 긴 기둥에서는 좌굴응력을 기준강도로 한다.