Elasticity   탄성

1. 탄성 (Elasticity) 

  ㅇ 외부 힘에 의하여 변형을 일으킨 물체(용수철 등)가 힘이 제거되었을 때,
     - 원래의 형태(크기,모양)로 되돌아가려는 성질 


2. 탄성, 소성 간의 비교

  ㅇ 탄성 (Elasticity)  :  변형 후 다시 본래로 돌아가는 성질  (가역적인 변형)

  ㅇ 소성 (Plasticity)  :  변형이 남게되는 성질  (비 가역적인 변형)


3. 탄성의 정량화  :  탄성률 (Elastic Modulus)

  ㅇ 물질이 외력에 의해 변형될 때, 원래 형태로 되돌아가려는 성질(탄성)의 정도를 수치화한 것

  ㅇ 구분
     - 고체에서의 탄성률  
        . 주로, `길이 탄성률 (탄성계수, 영률)`로 평가함
           .. 기계 재료 상의 이같은 성질을 나타내는 용어는, 강성도 라고 함 
     - 유체(액체,기체)에서의 탄성률
        . 주로, `체적 탄성률`로 평가함

  ※ [참고] ☞ 고체 및 유체 탄성률 비교 참조


4. 탄성 관련 힘

  ㅇ 변형력 (응력, Stress)  :  외력에 의한 물체 내의 `내부 저항력`
     - 물체 내 작용하는 변형력은, 이 힘을 받는 단위 면적 또는 부피 요소들로 쪼개어 기술/정의됨

  ㅇ 탄성력 (복원력, Elastic Force)  :  변형된 물체가 원래 상태로 돌아가려는 `내부 복원력`
     - 외력이 제거되면, 변형된 물체가 원래 길이,모양,부피를 회복하려는 힘


5. 탄성력 (Elastic Force) = 복원력 (Restoring Force) = 탄성 복원력 (Elastic Restoring Force)

  ㅇ 원래의 모양으로 되돌아가려는 힘
     - 계를 평형상태로 되돌리는 힘

  ㅇ 탄성력(복원력)의 표현식  :  (탄성 한계 내 선형 관계식)
     - 탄성체에서 복원력 F은, 변형시킨 거리(변위) δ에 비례
        .  F복원력 = - k δ 
           ..  F복원력 : 용수철의 복원력  ☞ 후크의 법칙(Hooke's Law) 참조
           ..  k  : 비례 상수 / 스프링 상수 (Spring Constant) / 스프링의 강성도 / 탄성계수  [N/m]
           ..  δ : 변위 / 변형량 / 신장량 [m]

     - 즉, 복원력은, 신장량(δ)에 선형 비례 (k) 함

  ㅇ 탄성력의 例) 스프링 장력, 기타줄의 횡방향 힘 등

  ※ [참고] ☞ 진동 관련 힘  :  (관성력,감쇠력,탄성력/복원력,구동력 등) 참조


6. 탄성의 구분  :  선형 탄성 및 비선형 탄성

  ㅇ 선형 탄성
     - 대부분의 고체는 작은 변형률에서 선형적인 탄성 거동을 보임
        . `응력 변형률 곡선`이 선형 비례적이며, 
           
        . 후크의 법칙(스프링 등)에 의해 정의할 수 있음

  ㅇ 비선형 탄성
     - 비례적인 탄성 관계를 갖지 않는 소성 변형을 갖는 경우를 말하나,
     - 예외적으로, 고무줄은 큰 변형률로 변형된 이후에도, 하중이 제거되면 변형에 의해
       저장된 에너지 대부분이 복원에 사용되는 특성을 갖음


7. 탄성의 한계  :  탄성 한계 (Elastic Limit)

  ㅇ 모든 고체는 탄성 한계를 갖으며, 그 이후에는 어떤 영구적 변형을 갖음
     - 탄성 한계 내에서 선형적 탄성 거동을 하다가,
     - 그 이상이 되면, 원래 크기와 모양으로 되돌아가지 못함   ☞ 소성 변형(영구 변형) 참조

  ㅇ 만일, 완전 취성(Brittle)이면 갑자기 그대로 깨어짐

  ※ [참고] ☞ 항복 응력 (탄성 한계에 대한 실제적인 근사값) 참조
     - 비례 한도 (Proportional Limit)
        . 응력과 변형률이 비례 관계를 유지하는 구간 (선형 구간)
     - 탄성 한도 (Elastic Limit)
        . 이 지점까지는 변형 후 원래 상태로 복원 가능
     * 비례 한도, 탄성 한계는, 반드시 일치 않으나 근접하여, 편의상 구별 안함