포스 라인

힘 선 방법은 변형된 신체의 내부 힘을 시각화하기 위해 고체 역학에서 사용된다. 힘 선은 상상의 내부 표면을 가로질러 신체 내에서 작용하는 내부 힘을 그래픽으로 나타낸다. 힘줄은 최대 내력과 그 방향을 보여준다.

강제 선 그리기

힘 선 결정 절차는 두 단계로 구성된다.

1) 내부표면 정의 표면은 고체의 모든 점에서 최대 주 응력과 수직이다.

2) 표면의 내부 응력 통합 스트레스는 단위 면적당 발휘되는 평균 힘의 양을 측정하는 척도다. 응력 분포는 알려진 이론적^[1] 또는 수치적 분석(완료요소법)을 통해 얻을 수 있다.

힘줄을 쌓는 연구자는 내부 힘의 크기와 도면 절차가 시작되는 초기 경계선을 선택할 수 있다.

그림 1은 장력 아래에 구멍이 있는 신체에서 힘줄의 예를 보여준다. 힘줄이 구멍 근처에 더 촘촘하다. 시각화는 스트레스 집중을 설명하는 데 도움이 된다.

그림 2는 균열이 있는 체내의 힘줄을 보여준다. 균열은 가장 위험한 응력 집중 장치로서, 균열 팁에서 힘 선의 강도가 높다(파단 역학 참조).

그림 3은 직사각형 단면을 가진 보의 순수 휨 사례를 보여준다. 빔의 중립 축에는 내부 힘이 없다. 인장력과 압축력선은 대칭적이며 빔의 가장자리에서 밀도가 더 높다.

포스 라인 그림은 다음과 같은 용도로 사용된다.

1) 응력집중 분석(그림1과 그림 2) : 응력집중이 있는 부위에서 힘줄의 수가 증가한다.^[2]

2) 구조물의 최적화 : 힘줄이 집중된 부위의 구조물을 보강하고 힘줄이 없는 부위는 삭제한다.