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Young's Modulus 이란?
시편(Load)에 일정한 힘(Force)를 가하면 시편은 힘에 비례해서 변형되게 됩니다. 이때의 재료의 성질은 선형성(Linear)을 띄고 있다고 합니다.
위 그래프에 대한 설명은 앞서 포스터에서 간략하게 하였습니다.(https://scribblinganything.tistory.com/545) 그래프에서 항복강도(Yield Strength)라고 불리는 지점 전까지의 구간을 탄성 구간(Elastic Region)이라고 합니다.
- 탄성 구간(Elastic Region) : 항복 강도 지점 전까지의 Strain 구간
여기 선형(Linear) 구간에서 영율 값 E를 만들어 냅니다. 수식은 아래와 같습니다.
위 수식은 탄성 구간에서만 적용 됩니다. 참고로 이러한 선형의 관계를 정립한 것은 Hooke라는 사람에 의해 만들어 졌습니다. 이를 후크의 법칙이라고도 합니다.
Stress Strain 관계 특성
앞서 탄성구간은 항복강도(Yield Strength) 포인트에 의해 결정된다고 하였습니다. 하지만 이 항복강도(Yield Strength) 포인트가 하나의 포인트에 고정된 것이 아닌 서서히 나타나는 특성입니다. 그러므로 일반적으로 0.2%의 여유(빨간 점선)를 줘서 탄성구간과 소성구간(Plastic Region)으로 분류를 합니다.
탄성구간(Elastic Region)의 특징은 재료에 가해진 힘을 제거하면 Strain이 없어지면 원래 형태로 돌아가는 것입니다. 반대로 소성구간(Plastic Region)에서는 가해진 힘을 제거해도 변형(Deform)이 영구적으로 생기게 됩니다.
Stress-Strain 그래프의 특성으로 극한 인장 강도(Ultimate Strength)가 있습니다. 극한 인장 강도(Ultimate Strength)는 재료가 절단되도록 끌어당겼을 때 견뎌내는 최대 하중을 재료 단면적으로 나눈 값을 의미 합니다. 극한 인장 강도(Ultimate Strength)부터는 Strain이 커져도 들어가는 힘은 증가하지 않습니다.
특징을 간략하게 정리하면 아래와 같습니다.
- 탄성 구간 : 항복 강도 전 Strain 구간
- 소성 구간 : 항복 강도 후 Strain 구간
- 항복 강도 : 0.2%의 오차를 가지는 소성 구간 전의 강도
- 극한인장 강도: 변형에 관계없이 재료에 들어갈 수 있는 최대 인장 강도
참고 문헌>>
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