[기계안전기술사] 문제풀이 2017년 111-4-2 허용응력과 안전율

문제
2. 기계나 구조물 설계 관련 다음 용어에 대하여 설명하시오.
(1) 안전설계
(2) 사용응력과 허용응력
(3) 안전계수(Safety Factor)
(4) 허용응력과 안전계수와의 관계

정답
1. 안전설계
1) 설계 시점에서 제품의 제작, 건설, 운전, 보전에 대한 안전성을 평가하여 예상되는 위험성을 확보하고 대응책을 강구하는 설계를 말함
2) 안전에 대한 최소한의 대응책을 정한 것이며 안전설계는 그 보다 더 광범위한 시점에 확실하게 시행되어야 함

2. 사용응력(Working Stress)
실제로 안전하게 장시간 운전 또는 사용 상태에 있을 때 각 부재에 작용하고 있는 응력
이를 정확하게 선 정하는 것은 거의 불가능함

3. 허용응력 (Allowable Stress)
안전 여유가 반영된 탄성한도 이내에서 허용할 수 있는 최대 응력
사용 응력 Ow는 허용응력 보다 작거나 같아야 함

4. 안전계수 또는 안전율(Safety Factor)
안전율(Safety Factor)은 기준강도 (인장강도, 항복점, 피로강도, 크리프강도 등)와 허용 응력의 비로 설명할 수 있으며,
안전율(SF) = (기준강도 / 허용응력) >= 1

5. 허용응력과 안전률과의 관계
  허용응력은 안전률로 정하고, 안전률은 기준강도로 정한다.

허용응력 설계시 기준
설계 시 허용응력의 값은 재료시험에 의하여 얻어진 재료의 강도을 기준으로 하며 사용조건에 적당한 재료의 강도 를 선정하여야 함
(결정 시 고려사항)
1) 하중 및 응력의 종류와 성질
2) 재료의 신뢰도 : 연강은 주철보다 신뢰도가 높다
3) 부재의 형태 및 사용상태, 온도, 마모, 부식 등의 영향

안전율 선정시 고려 사항
1) 재질 및 균질성에 대한 신뢰도
    최성재료는 연성 재료 보다 안전율을 크게
2) 응력 계산의 정확도 크기
    형상이 복잡하고 응력 작용 상태가 복잡한 경우 안전율을 크게.
3) 작용응력의 종류
    정하중은 작게, 충격하중의 안전율을 크게.
4) 작용 하중 값의 정확도의 크기
    관성력 등이 작용하는 경우 안전율을 크게
5) 불연속 부분의 존재
    불연속 부분은 응력집중이 발생하므로 안전율을 크게
6) 공작 정도와 가공면의 상태.