영률(종탄성계수)
일반 공학 재료의 영률(종탄성계수) 참고값.
youngmodulus
개요
영률()은 탄성 영역에서 재료의 강성을 정량화합니다 — 인장 응력과 인장 변형률의 비율입니다. 가 높을수록 하중에서 재료의 변형이 적습니다. 일반적인 구조용 금속은 70–215 GPa 범위이며, 폴리머는 수 자릿수 더 낮을 수 있습니다.
영률은 응력-변형률 곡선의 비례(탄성) 한계 내에서만 적용됩니다. 항복을 넘어서면 관계가 비선형이 되고 영구 변형이 시작됩니다.
주요 공식
훅의 법칙(단축 응력-변형률):
축 방향 신장 또는 압축:
힘과 면적에서의 응력:
길이 변화에서의 변형률:
변수
| 기호 | 의미 | Typical Units |
|---|---|---|
| 영률(탄성계수) | GPa, psi | |
| 수직(인장/압축) 응력 | MPa, psi | |
| 공학 변형률(무차원) | — | |
| 작용 축력 | N, lbf | |
| 단면적 | mm², in² | |
| 원래 길이 | mm, in | |
| 길이 변화(신장량) | mm, in |
실온 값
16 행
재료 | 영률 (GPa) | 밀도 (kg/m³) |
|---|---|---|
| 알루미늄 합금 | 69 | 2700 |
| Brass | 100 | 8500 |
| Bronze | 110 | 8800 |
| 주철(회색) | 92 | 7200 |
| Copper | 120 | 8900 |
| 탄소강 | 200 | 7850 |
| 스테인리스강(304/316) | 193 | 8000 |
| 티타늄(Ti-6Al-4V) | 116 | 4500 |
| Nickel | 200 | 8900 |
| 마그네슘 합금 | 45 | 1740 |
| Tungsten | 411 | 19300 |
| Lead | 14 | 11340 |
| 유리(소다석회) | 70 | 2500 |
| Concrete | 30 | 2400 |
| Nylon | 3 | 1150 |
| HDPE | 1 | 960 |
출처: engineeringtoolbox.com
강의 온도 영향(ASME B31.1)
영률은 온도가 상승하면 감소합니다. ASME B31.1-1995에서 파생된 다음 데이터는 일반적인 배관 및 구조용 강의 이러한 추세를 보여줍니다. 모든 값은 10⁶ psi에서 GPa로 변환되었습니다(1 × 10⁶ psi = 6.895 GPa).
더 높은 온도의 전체 표를 보려면 좁은 화면을 가로로 회전하세요. 아래의 압력 단위 변환기를 사용하여 탄성 계수 단위를 전환할 수 있습니다.
온도별 영률 — 강
10 행
강 종류 | −73 °C (GPa) | 21 °C (GPa) | 93 °C (GPa) | 149 °C (GPa) | 204 °C (GPa) | 260 °C (GPa) |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 탄소강(C ≤ 0.3%) | 208 | 203 | 199 | 195 | 191 | 187 |
| 탄소강(C ≥ 0.3%) | 207 | 202 | 197 | 194 | 190 | 186 |
| 탄소-몰리브덴강 | 206 | 201 | 197 | 193 | 189 | 185 |
| 니켈강(Ni 2–9%) | 197 | 192 | 187 | 184 | 180 | 176 |
| Cr-Mo강(Cr ½–2%) | 211 | 205 | 200 | 197 | 193 | 189 |
| Cr-Mo강(Cr 2¼–3%) | 217 | 211 | 206 | 203 | 199 | 195 |
| Cr-Mo강(Cr 5–9%) | 218 | 213 | 209 | 205 | 201 | 197 |
| Cr강(Cr 12–27%) | 208 | 201 | 197 | 192 | 188 | 184 |
| 오스테나이트 SS(304, 316, 321) | 201 | 195 | 190 | 186 | 183 | 179 |
| 회색 주철 | — | 92 | 91 | 89 | 87 | — |
출처: engineeringtoolbox.com
신장 계산기
축 방향 신장
단위 변환기
탄성 계수 단위 변환기
복원된 원본 소스 표
다음 표는 완전한 참조 데이터를 보존하기 위해 원본 소스 페이지에서 복원되었습니다.
금속 및 합금 - 영률
23 행
금속 / 합금 | E @ -325 °F (10⁶ psi) | E @ -200 °F (10⁶ psi) | E @ -100 °F (10⁶ psi) | E @ 70 °F (10⁶ psi) | E @ 200 °F (10⁶ psi) | E @ 300 °F (10⁶ psi) | E @ 400 °F (10⁶ psi) | E @ 500 °F (10⁶ psi) | E @ 600 °F (10⁶ psi) | E @ 700 °F (10⁶ psi) | E @ 800 °F (10⁶ psi) | E @ 900 °F (10⁶ psi) | E @ 1000 °F (10⁶ psi) | E @ 1100 °F (10⁶ psi) | E @ 1200 °F (10⁶ psi) |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 주철 | — | — | — | — | — | — | — | — | — | — | — | — | — | — | — |
| 회색 주철 | — | — | — | 13.4 | 13.2 | 12.9 | 12.6 | 12.2 | 11.7 | 11 | 10.2 | — | — | — | — |
| Steel | — | — | — | — | — | — | — | — | — | — | — | — | — | — | — |
| 탄소 함량 0.3% 이하의 탄소강 | 31.4 | 30.8 | 30.2 | 29.5 | 28.8 | 28.3 | 27.7 | 27.3 | 26.7 | 25.5 | 24.2 | 22.4 | 20.4 | 18 | — |
| 탄소강 C => 0.3% | 31.2 | 30.6 | 30 | 29.3 | 28.6 | 28.1 | 27.5 | 27.1 | 26.5 | 25.3 | 24 | 22.2 | 20.2 | 17.9 | 15.4 |
| 탄소-몰리브덴강 | 31.1 | 30.5 | 29.9 | 29.2 | 28.5 | 28 | 27.4 | 27 | 26.4 | 25.3 | 23.9 | 22.2 | 20.1 | 17.8 | 15.3 |
| 니켈강 Ni 2% - 9% | 29.6 | 29.1 | 28.5 | 27.8 | 27.1 | 26.7 | 26.1 | 25.7 | 25.2 | 24.6 | 23 | — | — | — | — |
| Cr-Mo강 Cr 1/2% - 2% | 31.6 | 31 | 30.4 | 29.7 | 29 | 28.5 | 27.9 | 27.5 | 26.9 | 26.3 | 25.5 | 24.8 | 23.9 | 23 | 21.8 |
| Cr-Mo강 Cr 2 1/4% - 3% | 32.6 | 32 | 31.4 | 30.6 | 29.8 | 29.4 | 28.8 | 28.3 | 27.7 | 27.1 | 26.3 | 25.6 | 24.6 | 23.7 | 22.5 |
| Cr-Mo강 Cr 5% - 9% | 32.9 | 32.3 | 31.7 | 30.9 | 30.1 | 29.7 | 29 | 28.6 | 28 | 27.3 | 26.1 | 24.7 | 22.7 | 20.4 | 18.2 |
| 크롬강 Cr 12%, 17%, 27% | 31.2 | 30.7 | 30.1 | 29.2 | 28.5 | 27.9 | 27.3 | 26.7 | 26.1 | 25.6 | 24.7 | 23.2 | 21.5 | 19.1 | 16.6 |
| 오스테나이트강(TP304, 310, 316, 321, 347) | 30.3 | 29.7 | 29.1 | 28.3 | 27.6 | 27 | 26.5 | 25.8 | 25.3 | 24.8 | 24.1 | 23.5 | 22.8 | 22.1 | 21.2 |
| 구리 및 구리 합금 | — | — | — | — | — | — | — | — | — | — | — | — | — | — | — |
| 주석 청동(C83600, C92200) | 14.8 | 14.6 | 14.4 | 14 | 13.7 | 13.4 | 13.2 | 12.9 | 12.5 | 12 | — | — | — | — | — |
| 해군 황동 Si 및 Al 청동(C46400, C65500, C95200, C95400) | 15.9 | 15.6 | 15.4 | 15 | 14.6 | 14.4 | 14.1 | 13.8 | 13.4 | 12.8 | — | — | — | — | — |
| 구리(C11000) | 16.9 | 16.6 | 16.5 | 16 | 15.6 | 15.4 | 15 | 14.7 | 14.2 | 13.7 | — | — | — | — | — |
| 구리 레드 황동 Al-청동(C10200, C12000, C12200, C12500, C14200, C23000, C61400) | 18 | 17.7 | 17.5 | 17 | 16.6 | 16.3 | 16 | 15.6 | 15.1 | 14.5 | — | — | — | — | — |
| 니켈 및 니켈 합금 | — | — | — | — | — | — | — | — | — | — | — | — | — | — | — |
| 모넬 400(N04400) | 27.8 | 27.3 | 26.8 | 26 | 25.4 | 25 | 24.7 | 24.3 | 24.1 | 23.7 | 23.1 | 22.6 | 22.1 | 21.7 | 21.2 |
| Titanium | — | — | — | — | — | — | — | — | — | — | — | — | — | — | — |
| 비합금 티타늄 등급 1, 2, 3 및 7 | — | — | — | 15.5 | 15 | 14.6 | 14 | 13.3 | 12.6 | 11.9 | 11.2 | — | — | — | — |
| 알루미늄 및 알루미늄 합금 | — | — | — | — | — | — | — | — | — | — | — | — | — | — | — |
| 등급 443, 1060, 1100, 3003, 3004, 6063 | 11.1 | 10.8 | 10.5 | 10 | 9.6 | 9.2 | 8.7 | — | — | — | — | — | — | — | — |
출처: engineeringtoolbox.com
원본 소스 이미지
원본 소스 다이어그램이 보존되며, 강의 온도 추세는 위의 대화형 차트로도 표현됩니다.
공학 참고 사항
- 탄성 영역만. 영률은 비례 한계 아래에서만 의미가 있습니다. 항복 이후에는 접선 또는 시컨트 계수를 사용하세요.
- 이방성 재료. 복합재, 목재, 압연 금속은 방향에 따라 값이 크게 다를 수 있습니다. 위 값은 등방성 거동을 가정합니다.
- 온도 저감. 고온에서 모든 강은 강성을 잃습니다 — 실온 대비 200 °C에서 약 5–10%, 300 °C에서 10–15%입니다. 변형에 민감한 고온 서비스 설계에 이를 반영하세요.
- 폴리머 변동성. 플라스틱의 는 속도와 온도에 크게 의존합니다. 주어진 값은 실온에서의 근사 단기 계수입니다.
- 단위 일관성. 신장 공식은 일관된 단위를 요구합니다. N, mm, GPa를 적절한 변환 없이 혼합하는 것은 일반적인 실수입니다(작동 예는 위의 계산기 참조).
- 동적 vs 정적 계수. 공진 주파수(동적) 방법은 동일한 재료에 대해 정적 인장 시험보다 5–15% 더 높은 값을 산출할 수 있습니다.
참고 자료
- Engineering ToolBox — 금속의 영률
- ASME B31.1-1995, 동력 배관