도구스학업·수학

모어 원 계산기

σx·σy·τxy로 주응력과 주응력면, 최대전단응력을 구하고 원을 그려 보여 줍니다. 평면응력에서 놓치기 쉬운 절대 최대전단과 von Mises·Tresca 등가응력도 함께 냅니다.

MPa
MPa
MPa

최대 주응력 σ1

92.43MPa

σ2 = 7.57MPa · 주응력면 22.5°

가로가 수직응력, 세로가 전단응력입니다. 점선이 x면·y면을 잇는 지름이고, 가로축과 만나는 두 점이 주응력입니다. 빈 동그라미가 아래에서 고른 30° 면입니다.

원의 중심 σavg50MPa
반지름 R42.43MPa
σ192.43MPa
σ27.57MPa
σ3 (평면응력)0MPa
주응력면 θp22.5°
최대전단면 θs67.5°
면내 최대전단 τmax42.43MPa
절대 최대전단 τabs46.21MPa
von Mises 등가응력88.88MPa
Tresca 등가응력92.43MPa
Tresca ÷ von Mises1.0399배
면내 최대전단 42.43MPa이 진짜 최대가 아닙니다. σ1과 σ2의 부호가 같아, 평면 밖의 σ3 = 0과 짝지을 때 전단이 더 커집니다. 실제 최대는 46.21MPa입니다. 설계에서는 이쪽을 봐야 합니다.
°

반시계 방향이 양입니다.

30° 면의 수직응력90.98MPa
30° 면의 전단응력-10.98MPa
원에서 움직인 각60°
σ 80 · τ 30
15°σ 91 · τ 11
30°σ 91 · τ -11
45°σ 80 · τ -30
60°σ 61 · τ -41
75°σ 39 · τ -41
90°σ 20 · τ -30
105°σ 9 · τ -11
120°σ 9 · τ 11
135°σ 20 · τ 30
150°σ 39 · τ 41
165°σ 61 · τ 41

15°마다입니다.

원 위의 각은 실제 각의 두 배입니다. 면을 45° 돌리면 원에서는 90°를 움직입니다. 그래서 주응력면과 최대전단면이 실제로는 45° 차이인데 원 그림에서는 정반대편에 놓입니다. 이걸 헷갈리면 각이 정확히 두 배로 틀립니다.
평면응력이라도 σ3 = 0이 엄연히 있습니다. 원이 보여 주는 τmax는 면내 최대일 뿐이고, 실제 최대전단은 σ1·σ2·0 세 값에서 가장 먼 두 개의 차이를 반으로 나눈 값입니다. σ1과 σ2의 부호가 같으면 R이 아니라 큰 쪽의 절반이 답입니다. σ1 = 100, σ2 = 60이면 면내는 20이지만 실제로는 50입니다.
부호규약이 교재마다 다릅니다. 전단응력의 부호를 물리 좌표계 그대로 쓸지, 원을 그릴 때 x면만 뒤집어 쓸지가 갈립니다. 주응력과 최대전단 값은 어느 쪽이든 같고 주응력면의 회전 방향만 뒤집힙니다. 여기서는 반시계를 양으로 하는 물리 좌표계를 그대로 씁니다.
항복은 등가응력으로 봅니다. von Mises는 연성 재료에 잘 맞고, Tresca는 더 보수적입니다. Tresca가 항상 크거나 같아 안전한 쪽이며, 순수 전단일 때 15.5%로 가장 크게 벌어집니다. 단축 인장에서는 둘이 같습니다.

계산 방법

  1. 1σx, σy, τxy를 넣습니다. 인장이 양, 압축이 음입니다.
  2. 2주응력 σ1·σ2와 주응력면 각도가 나옵니다.
  3. 3그림에서 점선이 x면·y면을 잇는 지름입니다.
  4. 4각도를 넣으면 그 면에 걸리는 응력을 봅니다.

자주 묻는 질문

원의 중심 (σx+σy)/2에 반지름 √(((σx−σy)/2)²+τxy²)를 더하고 빼면 됩니다. 중심이 σavg, 반지름이 면내 최대전단응력입니다.

응력 변환식이 2θ의 코사인·사인으로 되어 있기 때문입니다. 면을 45° 돌리면 원에서는 90°를 움직입니다. 그래서 주응력면과 최대전단면이 실제로는 45° 차이인데 원 그림에서는 정반대편에 놓입니다.

면내에서만 그렇습니다. 평면응력이라도 σ3 = 0이 있어서, 실제 최대전단은 σ1·σ2·0 중 가장 먼 두 값의 차이를 반으로 나눈 값입니다. σ1과 σ2의 부호가 같으면 반지름이 아니라 큰 쪽의 절반이 답입니다.

50입니다. 20이 아닙니다. 둘 다 양수라 평면 밖의 σ3 = 0과 짝지을 때 전단이 가장 커집니다. 시험에서 가장 많이 틀리는 지점입니다.

교재마다 다릅니다. 물리 좌표계 그대로 쓰는 방식과 원을 그릴 때 x면만 뒤집는 방식이 있는데, 주응력과 최대전단 값은 어느 쪽이든 같고 주응력면의 회전 방향만 뒤집힙니다. 이 계산기는 반시계를 양으로 하는 물리 좌표계를 씁니다.

von Mises는 연성 재료의 항복에 잘 맞고, Tresca는 최대전단만 보는 더 보수적인 기준입니다. Tresca가 항상 크거나 같아 안전한 쪽이며, 순수 전단일 때 15.5%로 가장 크게 벌어지고 단축 인장에서는 둘이 같아집니다.

알아두면 좋은 점

  • 평면응력(σz = τxz = τyz = 0)을 전제합니다. 평면변형률은 σ3가 0이 아니라 결과가 달라집니다.
  • 인장이 양, 압축이 음입니다. 전단은 반시계가 양입니다.
  • 각도는 −90°~90° 범위로 접어서 냅니다. 면의 방향은 180° 주기이기 때문입니다.
  • 등가응력은 항복 판정의 기준일 뿐이며, 안전율과 재료의 항복강도는 따로 확인해야 합니다.

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마지막 검증: 2026년 8월 30일 · 결과는 참고용 추정치입니다.