1. 변형 (Deformation 또는 Strain) δ
ㅇ 변형력(응력)으로 인한 재료의 기하학적 변형
ㅇ 재료는, 변형력(응력)에 대응하여, 변형으로 반응하게 됨
ㅇ 외력에 의한 물체 형상의 변화
2. 변형의 구분
ㅇ 탄성 변형 (Elastic Deformation)
- 하중이 제거되면 원래 형상으로 되돌아가는 변형
ㅇ 소성 변형 (Plastic Deformation) 또는 영구 변형 (Permanent Deformation)
- 하중이 사라져도 원래 형상으로 되돌아가지 못하는 영구적 변형
3. 변형률 (Stain 때론, Strain Rate) ε
ㅇ 변형량과 원래 치수와의 比 (단위 길이 당 치수 변화) [무 차원 (比)]
- 즉, 변형력(응력)으로 인해 변형하는 정도
ㅇ 관계식
- (변형률 ε) = (변형량 δ) / (길이 l) [무 차원]
[# ε = \frac{δ}{l} = \frac{Δl}{l} #]
ㅇ 변형률 단위
- 마이크로스트레인[μ-strain], 백만분율[ppm], [㎛/m] 등 [무 차원]
- 例) 0.002 = 2,000 x 10-6 [strain] = 2,000 [μ strain]
※ 한편,
- 고체는, `길이 변형률`로 정의되고,
- 유체의 경우에는, ☞ `체적 변형률` 참조
4. 변형률의 구분
ㅇ 변형의 방향에 따른 구분
- 수직 변형률 (Normal Strain Rate) : 길이 방향 변형률 (길이 만 고려)
. 인장 변형률 (Tensil Strain) : 부호 `+`에 의해 나타냄
. 압축 변형률 (Compressive Strain): 부호 `-`에 의해 나타냄
- 전단 변형률 (Shear Strain Rate) : 윗부분 변이량에 높이를 나눈 변형률 (면적 형태 고려)
. 전단력에 의해, 사각형 윗부분과 아랫부분이 서로 엇갈리면, (즉,전단 변형이면)
. 사각형 윗부분의 변이량에 사각형 높이를 나눈 값 : γ = a/b
ㅇ 변형의 시간적 다름에 따른 구분
- 공업 변형률(Engineering Strain), 공칭 변형률(Nomial Strain)
. 길이 변화를 겪은 후에, 처음 길이로 길이 변화량을 나눈 값
[# ε = \frac{Δl}{l_0} = \frac{l-l_0}{l_0} #]
.. (l。: 초기 표점거리, Δl : 힘이 작용한 후의 표점거리의 변화량)
. 변형률의 부호가, 인장의 경우에 양(陽), 압축의 경우에 음(陰)이 됨
- 참/진 변형률(True Strain), 자연 변형률(Natural Strain), 대수 변형률(Logarithmic Strain)
. 측정하는 바로 그 시각 마다 측정된 값
. 측정 직전 길이(l)로 길이 변화(dl)를 나눈 것 : dε = dl / l
[# ε_t = \int^l_{l_o} dε_t = \int^l_{l_o} \frac{dl}{l_o} = \ln \frac{l}{l_o}
= \ln \frac{l_o+Δl}{l_o} = \ln (1+\frac{Δl}{l_o}) = \ln (1+ε) #]
* 통상, 공업 변형률과 참 변형률 간에 큰 차이가 없어 혼용 함
ㅇ 세로 변형률과 가로 변형률과의 比 ☞ 포아송비 참조