1. 영률 (E) :
* 정의 : 영 계수는 강성의 가장 일반적인 척도입니다. 장력 또는 압축하에 재료에서 응력 (단위 면적당 힘) 대 변형률 (단위 길이 당 길이의 변화)의 비율을 설명합니다.
* 계산 : e =스트레스 / 변형
* 단위 : 파스칼 (PA) 또는 평방 인치당 파운드 (PSI)
2. 전단 계수 (g) :
* 정의 : 전단 모듈러스는 전단력에 노출 될 때 재료의 변형에 대한 저항을 측정합니다. 전단력은 재료의 표면과 평행하게 작용하여 왜곡됩니다.
* 계산 : G =전단 응력 / 전단 변형
* 단위 : 파스칼 (PA) 또는 평방 인치당 파운드 (PSI)
3. 벌크 모듈러스 (k) :
* 정의 : 벌크 모듈러스는 정수압 (모든 방향에서 동일하게 적용되는 압력) 하에서 압축에 대한 재료의 저항을 나타냅니다.
* 계산 : k =- (부피 변화 / 원래 볼륨) / (압력 변화)
* 단위 : 파스칼 (PA) 또는 평방 인치당 파운드 (PSI)
4. 기타 강성 측정 :
* 굴곡 모듈러스 : 이것은 굽힘에 대한 재료의 저항을 측정합니다. 그것은 종종 방향으로 강성 특성이 다른 목재 또는 복합재와 같은 재료에 사용됩니다.
* 비틀림 계수 : 이것은 트위스트에 대한 재료의 저항을 측정합니다. 비틀림 하중에 노출 된 샤프트 및 기타 구성 요소에 중요합니다.
강성이 결정되는 방법 :
* 실험 방법 :
* 인장 테스트 : 재료를 특정 길이로 늘리는 데 필요한 힘을 측정하는 표준 테스트 방법.
* 전단 테스트 : 전단 아래 재료를 변형시키는 데 필요한 힘을 측정합니다.
* 압축 테스트 : 재료를 압축하는 데 필요한 힘을 측정합니다.
* 이론적 방법 :
* 분자 모델링 : 컴퓨터 시뮬레이션을 사용하여 원자 수준에서 재료의 거동을 예측합니다.
* 유한 요소 분석 (FEA) : 재료를 작은 원소로 나누고 방정식을 해결하여 다양한 하중 하에서 동작을 예측하는 수치 기술.
중요한 고려 사항 :
* 물질 이방성 : 일부 재료는 다른 방향 (예 :목재)으로 다른 강성 특성을 나타냅니다.
* 온도 의존성 : 강성은 종종 온도에 따라 다릅니다.
* 비선형 행동 : 많은 재료는 비선형 거동을 나타내며, 이는 강성이 적용된 부하에 따라 변화합니다.
* 시간 의존성 : 일부 재료 (폴리머와 같은)는 시간 의존성 강성을 나타내며, 여기서 강성은 지속적인 하중에서 시간이 지남에 따라 변할 수 있습니다.
예 :
* 스틸 : 하이 영 계수는 매우 뻣뻣하고 강합니다.
* 고무 : Low Young 's Modulus는 유연하고 쉽게 변형 가능합니다.
* 거품 : 낮은 전단 계수로 충격 에너지를 흡수 할 수 있습니다.
재료 강성을 이해하는 것은 엔지니어와 설계자가 다양한 응용 분야에 적절한 자료를 선택하고 구조적 무결성을 보장하는 데 중요합니다.
