Elasticity, Elastic Force, Restoring Force   탄성, 탄성력, 복원력

(2020-10-05)

Elastic Limit, 탄성 한계, Elastic Restoring Force, 탄성 복원력


1. 탄성 (Elasticity) 

  ㅇ 외부 에 의하여 변형을 일으킨 물체(용수철 등)가 이 제거되었을 때,
     원래의 크기,모양으로 되돌아가려는 성질 (가역적인 변형)

  ※ 반대어 : 소성 (Plasticity) 
     - 변형이 남게되는 성질 (비 가역적인 변형)


2. 탄성률 (Elastic Modulus)고체에서의 탄성률  : 주로, 길이 탄성률(탄성계수,영률)
     - 기계 재료 상의 성질은, 강성도 라고 함 

  ㅇ 유체(액체,기체)에서의 탄성률  : 주로, 체적 탄성률

  ※ [참고] ☞ 고체 및 유체 탄성률 비교 참조


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

  ㅇ 원래의 모양으로 되돌아가려는 
     - 계를 평형상태로 되돌리는 

  ㅇ 例) 스프링 장력, 기타줄의 횡방향 4. 탄성력(복원력)의 표현식 (탄성 한계 내 선형 관계식)

  ㅇ 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)/스프링강성도/탄성계수  [N/m]
        .  δ : 변위/변형량/신장량 [m]

  ㅇ 즉, 복원력은 신장량(δ)에 선형 비례 (k) 함


5. 탄성 구분 : 선형 탄성 및 비선형 탄성선형 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


6. 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


7. 탄성론 (Theory of Elasticity)고체를 완전한 탄성체로 간주하고, 
  ㅇ 고체의 변형 문제를 1,2,3차원으로 일반화시켜,
  ㅇ 미분방정식 형태의 관계식으로 를 푸는,
  ㅇ 다소 높은 수학지식을 필요로하는 분야



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