[탄성계수] Elastic Modulus 에 대해 알아보자

탄성계수(Elastic Modulus)란?

탄성계수(Elastic Modulus)는 응력과 변형도의 비율로 정의됩니다.

*탄성계수는 재료의 강성도를 나타내는 값으로, 응력-변형율도에서 기울기로 나타냅니다.

탄성계수는 영국의 학자인 토머스 영(Thomas Young, 1773 ~ 1829)의 이름을 따서 영계수(Young’s modulus)라고도 합니다. 고체 역학에서 재료의 강성도(stiffness)를 나타내는 값입니다.

탄성계수는 프와송 비(Poisson’s ratio)와 함께 물체 내부의 저항력인 응력과 물체의 변형된 정도를 나타내는 변형률을 연관시키는 주요한 재료 물성치(material property)입니다.

탄성계수는 재료의 시험편에 대한 인장 또는 전단 시험으로 얻은 응력-변형도 선도의 탄성 구간 기울기로부터 결정할 수 있습니다.

탄성계수의 단위는 기본적으로는 MPa(메가파스칼)입니다.

*층밀리기 탄성 계수의 단위는 기가파스칼(GPa) 또는 ksi(제곱 인치당 천 파운드) 등을 사용합니다.

탄성계수는 재료시험에 의해 구해지는 정수로 철근, 콘크리트, 목재 등의 재료에 따라 각각 다른 값이 됩니다.

탄성계수는 재료의 시험편에 대한 인장 또는 전단 시험으로 얻은 응력-변형도 선도의 탄성 구간 기울기로부터 결정할 수 있습니다.

탄성계수의 측정법으로는 만곡법(브러쉬에서 쓰임)과 진동법(특탄에서 쓰임)이 있는데, 진동법은 JIS화 되어있습니다. 탄성율의 단위는 ㎏/㎠으로 표시하면 대단히 큰 수치가 되므로 통상적으로 ㎏/㎟를 씁니다.

탄성계수의 공식은 E= σ / ε 입니다.

*σ: 응력(Stress), ε: 변형률(Strain)

탄성계수(E)는 응력(σ)과 변형율(ε)의 비율로 정의됩니다.

탄성계수는 응력-변형율도에서 기울기로 나타내며, 재료의 강성도를 나타내는 것입니다.

탄성계수가 높으면 탄성 변형이 일어나기 어렵고, 낮으면 탄성 변형이 일어나기 쉽습니다.

탄성계수가 큰 재료는 잘 늘어나지 않는 딱딱한 특성이 있습니다. 만약 재료를 세게 잡아당겨 응력이 탄성범위를 넘어서면, 재료는 원래의 상태로 돌아오지 못하게 됩니다.

탄성계수와 물질의 감쇠는 주로 상반된 성질이 있습니다. 즉 일반적으로 탄성계수가 높으면 감쇠가 낮으므로 감도의 저하가 작습니다.

탄성이 높으면 물체는 충돌 등에 대해 상당한 저항력을 가지게 됩니다.

탄성계수란 재료가 외부에서 가해진 힘에 어떻게 반응하는지를 측정하는 물리적 수치입니다.

재료의 탄성계수가 높으면 그 재료는 변형을 잘 견디며, 원래의 모양으로 빠르게 돌아가는 경향이 있습니다. 반면 탄성계수가 낮은 재료는 외부 힘에 쉽게 변형되며, 원래의 모양으로 돌아오는 데 더 많은 시간이 필요하게 됩니다.

탄성계수의 이해는 엔지니어링, 건축, 재료과학 등 다양한 분야에서 중요하다고 볼 수 있습니다. 이는 재료를 선택하고, 설계를 구성하며, 안전성을 평가하는 데 필수적인 역할을 합니다. 또한, 재료의 수명을 예측하고, 유지 보수의 필요성을 판단하는 데에도 사용됩니다.

그러므로, 탄성계수는 우리가 살아가는 세상에서 매우 중요한 역할을 하는 물리적 특성임을 알 수 있습니다. 이를 이해하고 활용함으로써 우리는 더 안전하고 효율적인 제품과 구조물을 만들 수 있게 됩니다.