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 변형력을, 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