디자인 안전계수를 선택할 때 고려할 계수

강 그레이드의 항복 강도가 40,000psi인 경우 이 한계를 초과하는 응력은 어느 정도 영구 변형을 일으킵니다. 디자인에서 항복 한계 초과로 인한 영구 변형을 감안하지 않는 경우(대부분의 경우 참), 최대 허용 응력은 40,000psi가 됩니다. 실제 응력인 40,000psi에서 안전계수는 1.0입니다. 안전계수를 2.0으로 설정하려는 경우 재질 강도는 80,000psi여야 하거나 최대 응력을 20,000psi로 줄이기 위해 디자인을 변경해야 합니다.

일반적으로 디자인 응력은 재질 항복 강도보다 훨씬 낮은 크기로 제한됩니다. 즉, 안전계수가 1.0보다 훨씬 더 큽니다. 안전계수가 1.0보다 얼마나 커야 하는지는 다음과 같은 여러 가지 고려 사항에 따라 달라집니다.

• 안전계수는 모델링, 설정, 해석 프로세스 및 재질 특성에서 가정, 단순화 또는 미지수로 인해 발생하는 부정확성을 고려합니다. 가정해야 하는 수가 많거나 가정된 특성 및 조건에 대해 확신할 수 없을 수록 디자인 안전계수는 더 안전해야 합니다.
• 안전계수는 다이나믹 하중에 대한 허용 오차를 제공할 수 있습니다. 갑자기 적용되거나 주기적인 하중(즉, 동적)은 정적 응력 해석이 예측하는 것보다 더 많은 응력을 생성합니다. 적용된 하중을 과장하여 동적 효과를 설명하거나 필요한 안전계수를 늘릴 수 있습니다.
• 반복 하중 주기의 영향을 받는 재질은 피로로 인해 항복 강도보다 훨씬 낮은 응력에서 실패할 수 있습니다. 디자인 안전계수를 선택할 때는 피로 조건(재질의 내구성 한계라고 함)에서 허용 가능한 감소 응력을 고려해야 합니다.
• 가정된 재질 특성의 신뢰도를 고려하십시오. 큰 캐스트에는 로컬에서 재질의 강도를 줄이는 다공률 또는 오염 물질이 포함될 수 있습니다. 반면, 압연, 열간 단조 또는 냉간 가공 재질은 결 구조가 개선되었으며 해당 특성이 보다 안정적입니다. 특정 등급의 재질을 혼합하는 화학 물질도 배치에 따라 다를 수 있습니다. 재질 특성의 신뢰도에 대한 신뢰도가 낮은 경우 디자인 안전계수를 늘려야 합니다.
• 부품의 곡면 마감을 고려하십시오. 거친 곡면을 따라 있는 결점은 응력 집중 영역으로 작용하여 곡면 응력을 계산된 크기보다 큰 값으로 효과적으로 증가시킬 수 있습니다. 연마 또는 정교하게 가공된 곡면은 불꽃 절단 또는 거칠게 가공된 곡면보다 뛰어납니다. 거친 마감을 고려하여 디자인 안전계수를 늘립니다.
• 부식으로 인한 재질 및 곡면 거칠기의 예상 손실을 고려합니다. 정상적인 환경 요인에 의해 발생하거나 부식 화학 물질이 노출되어 시간이 경과함에 따라 구조 및 부품은 안전하게 변질될 수 있어야 합니다.
• 항공기나 기기에 탑재되는 장비를 디자인할 때와 같이 중요한 디자인의 중요성에 가중치가 있습니까? 이러한 경우 지나치게 보수적일 수 없으며 디자인 안전계수가 낮은 것이 일반적입니다. 그러나 재질 특성의 신뢰성과 모형 설정의 가능한 최상의 정확도를 보장해야 합니다. 이러한 유형의 디자인 작업을 수행하려면 단순화 및 가정으로 인한 오류를 최소화해야 합니다.
• 마지막으로, 실패의 영향을 고려해야 합니다. 부품 오류로 인한 손상이 발생하지 않고 쉽게 복구할 수 있는 경우 영향이 상대적으로 적습니다. 그러나 부품 고장으로 인한 구조적 결함, 심각한 부상 또는 사망 등의 결과가 발생할 수 있는 경우 보다 큰 안전계수가 보장됩니다. 예를 들어, 승강기는 카메라를 장착하는 데 사용되는 브래킷보다 더 높은 안전계수를 사용하여 디자인해야 합니다.