탄성 계수란 무엇입니까?

탄성 계수(Elastic Modulus 또는 간단히 Modulus라고도 함)는 재료의 탄성을 측정하는 것입니다. 탄성 계수는 비영구적 또는 탄성 변형에 대한 재료의 저항을 정량화합니다. 응력을 받으면 재료는 먼저 탄성 특성을 나타냅니다. 응력으로 인해 변형되지만, 응력이 제거되면 재료는 이전 상태로 돌아갑니다. 탄성 영역을 지나 항복점을 통과한 후, 재료는 소성 영역으로 진입하며, 인장 응력이 제거된 후에도 영구적인 변형을 나타냅니다.

계수는 응력(σ)-변형률(ε) 곡선의 직선 부분 기울기로 정의됩니다. 탄성 영역에 초점을 맞춰 두 응력-변형률 지점 사이에서 기울기를 취하면, 계수는 응력 변화량을 변형률 변화량으로 나눈 값입니다. 계수 =(σ2 - σ1) / (ε2 - ε1) 여기서 응력(σ)은 시편의 단면적으로 나눈 힘이고, 변형률(ε)은 재료의 길이 변화량을 재료의 원래 표점 거리로 나눈 값입니다. 응력과 변형률 모두 정규화된 측정값이므로, 계수는 크기가 다른 시편 간에 비교할 수 있는 일관된 재료 특성입니다. 큰 강철 시편은 작은 강철 시편과 동일한 계수를 가지지만, 큰 시편은 재료를 변형시키기 위해 더 높은 최대 힘이 필요합니다. 금속, 플라스틱, 복합재와 같은 취성 재료는 고무와 같은 연성 재료보다 더 가파른 기울기와 더 높은 계수 값을 나타냅니다.

엘라스토머 계수

플라스틱 및 금속과 같은 취성 재료와 달리, 엘라스토머 재료는 항복점을 나타내지 않으며 파괴될 때까지 탄성적으로 계속 변형됩니다. 이 경우, 계수는 단순히 주어진 신장률에서의 힘 측정값으로 보고됩니다. 예를 들어, 아래 그래프에서 계수는 100%, 200%, 300% 변형률에서의 응력으로 보고됩니다.

계수는 인장 시험 중에 가장 일반적으로 보고되지만, 탄성 계수는 압축 시험의 압축 탄성 계수, 굽힘 시험의 굽힘 탄성 계수, 전단 시험의 전단 탄성 계수 또는 비틀림 시험의 비틀림 탄성 계수로도 보고될 수 있습니다. 탄성 계수는 동적 시험을 통해서도 결정될 수 있으며, 이 경우 복합 계수로부터 유도될 수 있습니다.

다양한 유형의 계수 계산

계수를 기록하는 사용자는 응력/변형률 곡선의 초기 선형 부분 기울기를 계산하는 여러 가지 방법이 있다는 점을 인지해야 합니다. 예를 들어, Instron의 Bluehill® Universal 소프트웨어는 탄성 계수를 계산하는 8가지 이상의 다양한 방법을 제공합니다. 특정 재료에 대한 계수 결과를 다른 실험실 간에 비교할 때는 어떤 유형의 계수 계산이 선택되었는지 아는 것이 중요합니다.

영률

시험 데이터에 최소 제곱법을 적용하여 곡선의 초기 선형 부분에서 기울기를 계산합니다. 가장 가파른 기울기가 계수로 보고됩니다.

현 계수

사용자가 시작 변형률 지점과 끝 변형률 지점을 선택합니다. 두 지점 사이에 선을 긋고 해당 선의 기울기가 계수로 기록됩니다.

할선 계수

영 응력/변형률 지점을 시작 값으로 사용하고, 사용자가 선택한 변형률 지점을 끝 값으로 사용합니다. 두 지점 사이에 선을 긋고 해당 선의 기울기가 계수로 기록됩니다.

세그먼트 계수

사용자가 시작 변형률 지점과 끝 변형률 지점을 선택합니다. 시작 지점과 끝 지점 사이의 모든 지점에 최소 제곱법을 적용하여 선을 구성합니다. 최적 적합 선의 기울기가 계수로 보고됩니다.

접선 계수

사용자가 응력/변형률 곡선에서 접점을 선택합니다. 접선 기울기가 계수로 보고됩니다.

E-계수

탄성 계수는 표준 선형 회귀 기법을 사용하여 결정됩니다. 계산에 사용될 곡선 부분은 자동으로 선택되며, 응력-변형률 곡선이 비선형인 탄성 변형의 초기 및 최종 부분은 제외됩니다.

히스테리시스 계수

계수는 하중 및 재하중 구간에 의해 생성된 히스테리시스 루프를 통해 결정됩니다.