탄성률
![](http://178.128.105.246/content-http-upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/d/d9/%E5%8D%98%E7%B4%94%E3%81%AA%E4%BD%93%E7%A9%8D%E5%A4%89%E5%BD%A2%E3%81%AE%E3%83%A2%E3%83%87%E3%83%AB.jpg/220px-%E5%8D%98%E7%B4%94%E3%81%AA%E4%BD%93%E7%A9%8D%E5%A4%89%E5%BD%A2%E3%81%AE%E3%83%A2%E3%83%87%E3%83%AB.jpg)
탄성률[1][2](영어: elastic modulus 또는 영어: modulus of elasticity) 또는 탄성 계수(彈性係數)는 고체 역학에서 재료의 강성도(stiffness)를 나타내는 값이다. 탄성 계수는 응력과 변형도의 비율로 정의된다. 재료의 시험편에 대한 인장 또는 전단 시험으로 얻은 응력-변형도 선도의 탄성 구간 기울기로부터 탄성 계수를 결정할 수 있다.[3] 인장 탄성 계수는 “영의 계수”라고도 불리는데, 이는 영국의 학자인 토머스 영의 이름을 따서 붙여진 것이다.[4]
탄성 계수는 하중에 대한 재료의 반응을 계산할 수 있게 한다. 예를 들어, 인장이 작용하는 강선이 얼마나 늘어날 것인지, 또는 압축을 받는 기둥이 어떤 하중 아래에서 좌굴될 것인지를 예측할 수 있다.
선형과 비선형
[편집]많은 재료는 일정 구간의 변형도에 대해 상수의 탄성 계수를 갖는다. 이런 종류의 재료를 선형 재료라고 하며, 훅 법칙을 따른다고 한다. 이런 재료에는 강, 탄소 섬유와 유리 등이 있다. 고무나 (아주 작은 변형도를 벗어나는) 흙은 비선형 재료이다.
비등방성 재료
[편집]비등방성 재료는 하중이 작용하는 방향에 따라 탄성 계수의 값이 다르다. 이런 비등방성 재료에는 탄소 섬유, 목재와 철근 콘크리트 등이 있다.
계산
[편집]인장 탄성 계수
[편집]탄성 계수(E)는 인장 응력()을 인장 변형도()로 나누어 구할 수 있다.[3][4]
탄성 계수 E의 단위는 파스칼이며, F는 작용하는 하중, A0은 단면적, 는 재료의 길이 변화량, l0은 재료의 원래 길이이다.
전단 탄성 계수
[편집]전단 탄성 계수, 또는 층밀리기 탄성 계수(G)는 층밀리기 응력()을 층밀리기 변형도()로 나누어 구한다.[5]
부피 탄성 계수
[편집]물체의 부피변화에 저항하려는 강성(stiffness)을 특별히 그 물체의 부피 탄성 계수(K)라고 부른다.
탄성 계수의 관계식
[편집]등방성 재료에 대해, 인장 탄성 계수(E)와 층밀리기 탄성 계수(G) 사이에는 다음과 같은 관계가 성립한다.[5][6]
여기서 는 재료의 푸아송 비이다.
같이 보기
[편집]각주
[편집]- ↑ 한국물리학회 물리학용어집 https://www.kps.or.kr/content/voca/search.php?et=en&find_kw=elastic+modulus
- ↑ 한국물리학회 물리학용어집 https://www.kps.or.kr/content/voca/search.php?et=en&find_kw=modulus+of+elasticity
- ↑ 가 나 James M. Gere, Barry J. Goodno (2014). 《SI 재료역학》 8판. 센게이지 러닝 코리아. 36쪽. ISBN 978-89-6218-353-5.
- ↑ 가 나 James M. Gere, Barry J. Goodno (2014). 《SI 재료역학》 8판. 센게이지 러닝 코리아. 47쪽. ISBN 978-89-6218-353-5.
- ↑ 가 나 James M. Gere, Barry J. Goodno (2014). 《SI 재료역학》 8판. 센게이지 러닝 코리아. 56쪽. ISBN 978-89-6218-353-5.
- ↑ 한국강구조학회 (2017). 《강구조설계》. 구미서관. 19쪽. ISBN 978-89-8225-135-1.