층밀림 탄성률

층밀림 탄성률 (Shear modulus) 또는 전단 탄성 계수는 고체 물질의 탄성적 성질 중 하나로, 물체가 전단 응력(shear stress)을 받을 때 변형에 저항하는 정도를 나타내는 값이다. 이는 물체 내부에 가해지는 힘이 물체의 표면에 평행하게 작용하여 물체를 미끄러지거나 층밀림 변형을 일으키려고 할 때, 그 변형에 대한 저항력을 측정한 것이다. 층밀림 탄성률은 일반적으로 G 또는 μ로 표기한다.

정의 및 계산

층밀림 탄성률은 전단 응력을 전단 변형률로 나눈 값으로 정의된다.

• 전단 응력 (τ): 물체의 표면에 평행하게 작용하는 힘을 그 표면의 면적으로 나눈 값이다 (단위: 파스칼, Pa 또는 N/m²).
• 전단 변형률 (γ): 물체가 전단 응력을 받아 변형된 각도 (라디안, rad) 또는 변형된 길이의 비율로 나타낸다 (무차원).

따라서 층밀림 탄성률의 공식은 다음과 같다.

G = τ / γ

특성 및 응용

• 층밀림 탄성률은 재료의 강성과 관련된 중요한 지표이며, 재료가 외부 힘에 의해 얼마나 쉽게 변형되는지를 나타낸다.
• 일반적으로 금속은 높은 층밀림 탄성률을 가지며, 고무와 같은 폴리머는 낮은 층밀림 탄성률을 가진다.
• 건축, 토목, 기계 공학 등 다양한 분야에서 재료의 층밀림 탄성률은 구조물의 안정성을 평가하고 설계하는 데 중요한 역할을 한다. 예를 들어, 지진 발생 시 건물의 내진 설계를 할 때 층밀림 탄성률은 지반 및 건물 구조물의 변형을 예측하는 데 사용된다.
• 층밀림 탄성률은 비틀림 강성과도 관련이 깊으며, 축이나 봉과 같은 부재가 비틀림 하중을 받을 때의 변형을 예측하는 데 사용된다.

관련 개념

• 영률 (Young's modulus): 물체가 인장 또는 압축 응력을 받을 때 변형에 저항하는 정도를 나타내는 탄성 계수이다.
• 체적 탄성률 (Bulk modulus): 물체가 모든 방향에서 균일한 압력을 받을 때 부피 변화에 저항하는 정도를 나타내는 탄성 계수이다.
• 푸아송 비 (Poisson's ratio): 물체가 한 방향으로 인장 또는 압축될 때, 그에 수직인 방향으로 변형되는 정도를 나타내는 값이다. 층밀림 탄성률은 영률 및 푸아송 비와 상호 연관되어 있으며, 이들 값 중 일부를 알면 다른 값을 추정할 수 있다.