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과학

탄성계수

탄성계수과학
영문명
Elastic modulus
SI 단위
Pa
선형 관계
응력 = 탄성계수 × 변형률
대표 종류
영률과 전단 탄성계수, 부피 탄성계수
탄성계수는 탄성 변형에서 응력과 변형률의 관계를 나타내는 재료의 계수다. 단순한 선형 탄성 구간에서는 두 양의 비로 표현하며, 변형 방식에 따라 영률과 전단 탄성계수, 부피 탄성계수 등을 구분한다.

변형에 대한 저항

같은 종류의 응력에 대해 탄성계수가 큰 재료는 선형 구간에서 더 작은 변형률을 보인다. 이는 변형되기 어려운 정도에 관한 설명이다. 큰 탄성계수가 곧 큰 파괴 강도나 큰 충격 저항을 의미하는 것은 아니다.

변형 방식에 따른 계수

길이 방향의 당김과 누름에는 영률을, 모양의 전단 변형에는 전단 탄성계수를 사용할 수 있다. 전체 부피 변화에는 부피 탄성계수가 관련된다. 서로 다른 변형을 나타내는 계수의 숫자를 같은 역할의 값으로 바꾸어 쓸 수 없다.

스프링 상수와의 차이

스프링 상수는 물체 전체가 얼마나 늘어나거나 줄어드는지와 힘을 연결한다. 재료가 같아도 물체의 길이와 단면적에 따라 달라질 수 있다. 탄성계수는 이런 형상 효과와 재료의 성질을 구분하는 데 쓰인다.

적용 범위를 확인하기

응력과 변형률의 선형 관계는 특정 구간의 근사다. 온도와 방향, 변형 조건 등에 따라 거동이 달라질 수 있다. 큰 변형이나 영구 변형이 생기는 상황에 하나의 일정한 계수를 무조건 적용해서는 안 된다.

관련 문서

응력 / 변형률 / 탄성 / 훅의 법칙 / 용수철 / 재료과학