🔬 영률 계산기

영률(E)은 탄성 계수라고도 하며, 재료의 강성, 즉 힘이 가해질 때 (영구적이 아닌) 탄성적으로 변형되는 것에 대한 저항을 측정합니다. 공식 E = σ / ε은 응력(σ = F/A, 단위 면적당 힘, Pa)과 변형률(ε = ΔL/L₀, 무차원 변형)을 연결합니다. E가 클수록 더 강성이 큰 재료입니다. 강철(E ≈ 200 GPa)은 고무(E ≈ 0.1 GPa)보다 훨씬 더 강성이 큽니다.

이 계산기는 재료 과학, 구조 공학, 기계 설계에 필수적입니다. 두 값이 주어졌을 때 E(탄성계수), σ(응력), ε(변형률) 중 하나를 풉니다. 세 양 모두 응력-변형률 곡선의 탄성(선형) 부분을 사용합니다. 항복점을 넘으면 재료는 영구 변형됩니다.

이 계산기는 E = σ / ε을 사용합니다. σ = F/A이고 ε = ΔL/L₀입니다. 응력은 파스칼(Pa = N/m²)이고 변형률은 무차원(m/m 또는 %)입니다. 탄성계수 E는 응력과 같은 단위(Pa, 공학 재료에서는 보통 GPa)를 가집니다.

1. 영률(E), 응력(σ), 변형률(ε) 중 두 값을 입력하십시오.
2. 세 번째 필드는 비워 두십시오. 그것이 계산될 값입니다.
3. 응력은 MPa로 입력합니다(1 GPa = 1000 MPa).
4. 변형률은 무차원 분수로 입력합니다(예: 0.1%의 경우 0.001).
5. 계산을 클릭하여 미지의 값을 구합니다.

응력과 압력의 차이는 무엇입니까?

같은 단위(Pa = N/m²)를 사용하지만 문맥이 다릅니다. 압력은 유체나 표면에 외부에서 가해지는 힘입니다. 응력은 변형에 저항하는 재료 내부의 단위 면적당 힘입니다. 둘 다 파스칼을 사용합니다.

영률이 중요한 이유는 무엇입니까?

재료가 하중 하에서 얼마나 변형될지 알려줍니다. 같은 크기의 강철 빔은 같은 하중에서 알루미늄 빔보다 훨씬 적게 휩니다. E_강철 ≈ 3 × E_알루미늄이기 때문입니다. 이것이 구조 설계에서 재료 선택을 결정합니다.

영률은 온도에 따라 변합니까?

네. 대부분의 재료에서 원자 결합이 약해져 온도가 올라가면 E는 감소합니다. 강철은 실온에서 500°C까지 약 30%의 강성을 잃습니다. 이것은 제트 엔진과 원자로 같은 고온 응용에서 중요합니다.

항복점이란 무엇입니까?

항복점은 이를 넘으면 변형이 영구적(소성)이 되는 응력입니다. 영률은 항복점 이하, 변형이 탄성적이고 가역적인 영역에만 적용됩니다. 항복을 넘으면 하중을 제거해도 원래 형태로 돌아가지 않습니다.

영률은 강성과 같습니까?

관련이 있지만 동일하지 않습니다. 영률(E)은 재료 특성(단위 면적당 강성)입니다. 구조 강성(k = AE/L₀)은 재료(E)와 기하학(단면적 A, 길이 L₀) 모두에 의존합니다. 두꺼운 고무줄이 얇은 강철선보다 더 강성이 클 수 있습니다.

영률은 음수가 될 수 있습니까?

종래의 재료에서는 아닙니다. 단, 일부 공학 메타물질(조세틱 구조)은 특정 하중 조건에서 음의 유효 탄성계수를 보입니다. 이것은 일상 엔지니어링이 아닌 연구에 사용되는 특수한 예외입니다.

응력에는 MPa를, 탄성계수에는 GPa를, 변형률에는 무차원(분수 또는 백분율)을 사용하십시오. 1 GPa = 1000 MPa을 기억하십시오. 강성이 큰 재료에서 변형률은 매우 작을 수 있으며, 적당한 하중을 받는 강철은 ε = 0.001(0.1%) 정도일 수 있습니다. 영률은 탄성 영역(항복점 이하)에만 적용됩니다. 목재나 탄소 섬유 복합재료와 같은 비등방성 재료에서 E는 방향에 따라 다르며, 결 방향과 수직 방향의 탄성계수가 다릅니다.