재료역학은 정역학과 더불어, 구조물이 인워적이든 자연적이든 간에 구조물의 강도와 물리적 특성에 관련하여 누구나 이해하여야 할 기본적인 공학 분야이다. 대학 수준에서는 정역학을 통상적으로 2학년과 3학년에서 가르치며 재료역학이 후속과목이 된다. 두 과목 모두 기계, 구조, 토목, 의공학, 석유, 원자력, 항공 및 우주공학을 전공으로 하는 대부분의 학생들에게 필수과목이다. 또한 재료과학, 산업공학, 건축 및 농업공학 등과 같은 다양한 분야의 학생들도 이 과목을 공부하면 도움이 될 것이다.

1. 인장,압축,전단
1.1 재료역학의 소개
1.2 문제해결접근법
1.3 정역학 복습
1.4 수직응력과 수직변형률
1.5 재료의 기계적 성질
1.6 탄성, 소성 및 크리프
1.7 선형 탄성, 후크의 법칙 및 뽀아송 비
1.8 전단응력 및 전단변형률
1.9 허용 응력 및 허용 하중
1.10 축 하중과 직접 전단에 대한 설계
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2. 축 하중을 받는 부재
2.1 서론
2.2 축 하중을 받는 부재의 길이 변화
2.3 불균일 조건에서의 길이 변화
2.4 부정정 구조물
2.5 열효과, 부적합 및 사전 변형률
2.6 경사면에서의 응력
2.7 변형 에너지
*2.8 충격 하중
*2.9 반복 하중 및 피로
*2.10 응력집중
*2.11 비선형 거동
*2.12 탄소성 해석
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*특수 및 심화 주제
 

3. 비틀림
3.1 서론
3.2 원형 봉의 비틀림 변형
3.3 선형 탄성 재료로 된 원형 봉
3.4 불균일 비틀림
3.5 순수전단을 받는 경우의 응력과 변형률
3.6 탄성 계수 E와 G의 관계식
3.7 원형의 동력 전달
3.8 부정정 비틀림 부재
3.9 비틀림과 순수전단에서의 변형 에너지
3.10 원형단면을 갖지 않는 균일한 축의 비틀림
3.11 두께가 얇은 관
3.12 비틀림에서의 응력집중
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* 특수 및 심화 주제
 

4. 전단려과 굽힘 모멘트
4.1 서론
4.2 보, 하중 및 반력의 종류
4.3 전단력과 굽힘모멘트
4.4 하중, 전단력 및 굽힘모멘트 사이의 관계
4.5 전단력과 굽힘모멘트 선도
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5. 보에서의 응력(기본이론)
5.1 서론
5.2 순수 굽힘과 불균일 굽힘
5.3 보의 곡률
5.4 보에서의 길이방향 변형률
5.5 보에서의 수직응력(선형 탄성 재료)
5.6 굽힘 응력에 대한 보의 설계
5.7 불균일 단면 보
5.8 직사각형 단면 보에서의 전단응력
5.9 원형단면 보에서의 전단응력
5.10 플렌지를 가진 보의 웹에서의 전단응력
*5.11 조립 보와 전단류
*5.12 축 하중을 받는 보
*5.13 굽힘에서의 응력집중
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*특수 및 심화 주제
 

6. 보에서의 응력(고급주제)
6.1 서론
6.2 합성 보
6.3 환산 단면법
6.4 경사 하중을 받는 이중 대칭 보
6.5 비대칭 보의 굽힘
6.6 전단 중심의 개념
6.7 벽이 얇은 개방형 단면 보에서의 전단응력
6.8 넓은 플렌지형 보에서의 전단응력
6.9 벽이 얇은 개방형 단면의 전단 중심
6.10 탄소성 굽힘
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*특수 및 심화 주제
 

7. 응력과 변형률의 해석
7.1 서론
7.2 평면응력
7.3 주응력과 최대 전단응력
7.4 평면응력에 대한 모아 원
7.5 평면응력의 후크의 법칙
7.6 3축응력
7.7 평면변형률
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8. 평면응력의 적용(압력용기,보,조합 하중)
8.1 서론
8.2 구형 압력용기
8.3 원통형 압력용기
8.4 보의 최대 응력
8.5 조합 하중
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9. 보의 처짐
9.1 서론
9.2 처짐 곡선의 미분 방정식
9.3 굽힘모멘트 방정식의 적분에 의한 처짐 계산
9.4 전단력과 하중 방정식의 적분에 의한 처짐 계산
9.5 중첩법
9.6 모멘트-면적법
9.7 불균일 단면 보
9.8 굽힘에 의한 변형 에너지
*9.9 카스틸리아노의 정리
*9.10 충격으로 인한 처짐
*9.11 온도 효과
이 장의 요약 및 복습
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*심화 주제
 

10. 부정정 보
10.1 서론
10.2 부정정 보의 형태
10.3 처짐 곡선의 미분 방정식에 의한 해석
10.4 중첩법
*10.5 온도 효과
*10.6 보 끝에서의 길이방향 변위
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*심화 주제
 

11. 기둥
11.1 서론
11.2 좌굴과 안정성
11.3 핀지지된 기둥
11.4 다른 지지 조건들을 갖는 기둥
11.5 편심 축 하중을 받는 기둥
11.6 기둥에 대한 시퀀트 공식
11.7 탄성 및 비탄성 기둥의 거동
11.8 비탄성 좌굴
11.9 기둥설계 공식
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지은이

Barry J. Goodno

조지아 공과대학의 토목환경공학과 교수이며, 1974년 교수로 합류하였다. 그는 에반스 장학금을 받으며, 1970년 위스콘신 대학교에서 토목공학 학사 학위를 받았다. 스탠포트 대학에서 1971년과 1975년에 각각 구조공학 석사학위, 박사학위를 받았다. 그는 조지아주의 기술사 자격(Professional Engineer, PE)을 보유하고 있으며, ASCE의 Distingushed Member, SEI의 Inaugural Fellow이자, ASCE 내의 많은 리더격의 직책을 수행했다. 그는 ASCE Structural Engineering Institute (SEI)이사회의 전 회장이며 ASCE의 Engineerung Machanics Institue(EMI) 이사이다. 또한 ASCE-SEI의 기술활동분과(TAD) 집행위원회 및 수상위원회 위원장을 역임하였다. 2002년에 Goodno 박사는 뛰어난 공로를 인정받아 SEI Dennis L. Tewksbury Award를 수상하였다. 2013년도에는 조지아 공대 학부의 정역학 및 재료역학 강의에서 강의 캡처 기술의 선구적인 사용으로 Leadership un Use of Technology를 수상하였다. 그는 지진 공학 연구소의 회원이며 NSF가 자금을 지원하는 중미지진센터(MAE)에서 MAE 멤피스 테스트 베드 프로젝트를 지휘하는 등 여러 지도적 직책을 맡았다. Goodno 박사는 조지아 공대에서 지진공학 및 구조역학 분야에서 연구를 수행하고 대학원 과정을 가르치며 광범위하게 연구내용을 발표하였다.

Goodno 박사는 자전거 타기를 매우 즐기며, 지금은 은퇴하였으나 한때 축구 코치이자 심판이었고, 마라톤 선수였다. 공저이자 멘토인 James Gere와 같이, 1987년 보스턴 마라톤을 포함하여 수많은 마라톤을 완주하였다.

James M. Gere

James M. Gere(1925~2008)은 1948년과 1951년에 RPI(Rensselaer Polytechnoc Institute)에서 각각 토목공학 학사학위와 석사학위를 받았다. 그는 RPI에서 강사로, 이후에는 연구원으로 근무했다. 그는 미국연구재단(NSF)의 첫 번째 Fellowship의 수혜자로 선정되었으며, 이 기금으로 스탠포드에서 연구하게 되었다. 1954년에 박사학위를 받았고, 토목공학 교수직을 제안 받아서 역학과 구조 및 지진공학 분야의 어려운 주제를 학생들에게 연구하게 하는 34년 경력을 시작하게 되었다. 그는 학부장 및 공대 부학장으로 근무했으며, 1974년에 스탠포드에 John A. Blume Earthquake Engineering Center를 공동으로 설립했다. 또한 1980년에 Jim Gere는 지진대비에 관련한 스탠포드 위원회의 설립자가 되었다. 같은 해에 그는 지진으로 황폐화된 중국의 당산시에 관련된 연구를 하는 최초의 외국인 중 하나로 초청되었다. 1988년에 스탠포드 대학에서는 은퇴했으나 계속해서 활동하였으며 스탠포트 학계의 소중한 일원이었다.

그는 쾌활한 성격, 멋진 웃음, 활동성 그리고 토목공학 교육자로서의 외향적인 태도로 유명했다. 그는 그의 스승이자 멘토인 Stehpan P. Timshenko의 영향을 받은 교재 《재료역학》을 1972년에 집필하는 것을 시작으로 9권의 교재를 집필하였다. 전 세계적으로 공학강의에서 사용되는 그의 다른 유명한 교재로는 S, Timoshenko와 공동 집필한 《Thoery of Elastic Stability》, W. Weaver와 공동집필한 《Matrix Analysis of Framed Structure》, 《Matrix Algebra for Engineers》, H. Krawinkler와 공동 집필한 《Moment Distribution》 및 《Earthquake Tables: Structural and Construction Desigh Manual》, H. Shah와 공동 집필한 《Terra Non Firma: Understanding and Preparing of Earthquakes》가 있다.

1986년 그는 에베레스트 산의 베이스 캠프로 하이킹을 가며 여행 동행인을 구하기도 했다. 그는 또한 훌륭한 육상 선수였고, 48세의 나이에 3시간 13분의 기록으로 보스턴 마라톤을 완주했다. James Gere는 일상생활의 일들을 더 지탱하기 쉽게 하는 경쾌하고 좋은 유머를 가진 사려 깊고 사랑스런 사람으로서 그를 알았던 모든 사람에 의해 오래 기억될 것이다.

옮긴이

안득만 
부산대학교 기계공학부 교수

박정선 
한국한공대학교 항공우주 및 기계공학부 교수

윤기봉 
중앙대하굑 기계공학부 교수
 

조성욱 
중앙대학교 기계공학부 교수

최동호 
한양대학교 건설환경공학과 교수

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