재료의 강한 정도를 나타내는 강성(stiffness)은 열처리를 이용해 증가 혹은 감소시킬 수 있다는 사실은 이미 잘 알려져 있다. 하지만 열처리가 아닌 재료의 변형(deformation)에 의해서도 강성이 변할 수 있는데, 그 대표적인 것이 가공경화(working hardening)라고 불리는 변형률 경화(strain hardening)이다. 이러한 현상은 소성변형(plastic deformation)이 증가할수록 재료가 경화되는 것으로써, 변형률의 크기와 더불어 항복응력(yield stress)이 증가하는 것이 가장 뚜렷한 특징이다.
이와는 달리 가장자리가 구속되어 있는 보, 아치, 평판 그리고 쉘 구조물은 굽힘에 따른 변형량이 하중에 비례하여 증가하는 것이 아니라, 하중이 증가할수록 변형량의 증가가 둔화되는 비선형성(nonlinearity)을 나타낸다. 이러한 현상은 굽힘에 따른 박판 구조물(thin-walled structure)의 중립면(neutral plane)에 발생하는 인장응력의 증가가 재료의 강성을 증가시키 때문이다. 이러한 현상을 특별히 기하학적 경화라고 구분한다. 동일한 재질, 형상 그리고 크기를 가진 보에 있어서, 양 단이 고정된 경우에서의 처짐량이 외팔보 지지상태에 비해 현저히 작은 이유가 바로 여기에 있다. 하지만 유한요소 해석에 있어 대변형을 반영한 비선형 해석이 아닌, 선형해석으로는 대변형에 따른 뚜렷한 기하학적 경화를 구현할 수 없다.
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