탄성변형과 소성변형의 차이점 이해

A. 탄성변형 [Elastic Deformation]
 
탄성변형은 특정 재질에 가해진 하중이 제거될 때 변형이 가해진 양이 원래의 형태(치수)로 
되돌아 가 복구되는 것으로 재질의 탄성 한계보다 작은 힘이 작용할 때 발생합니다. 다시 말해 탄성 한계를 넘어서게 되면 재질은 더 이상 원형 형태로 되돌아가지 못하고 변형된 상태를 유지하게 되는 소성변형을 일으키게 됩니다. 이러한 소재의 탄성 변형은 재질을 구성하는 원자의 결합 상태가 하중(힘)에 의해 늘어난 이후에도 원래대로 되돌아 갈 수 있기 때문입니다. 재질에 가해지는 힘의 양은 재질의 외형인 모양이나 크기의 변화량과 비례하여 증가하며 금속의 경우 탄성 변화 범위에 있는 상태에서는 강도에 영향을 미치지 않습니다. 

 

 
*탄성변형 : 하중이 제거된 상태에서 탄성을 발휘하는 금속, 고무줄과 같은 원형을 유지하는 금속, 원자 사이의 결합력이 탄성 변형 범위 내에서 원래 위치로 되돌아가는 변형상태. 다만 탄성한계를 초과할 경우 소성 변형을 일으킴.  
 
B. 소성변형 [Plastic Deformation]
 
소성변형은 탄성변형의 반대 개념으로 재질에 가해진 하중이 제거되더라도 재료가 가지고 있는 원래의 모양으로 되돌아가지 않는 변형을 유지하는 상태로 정의합니다. 모든 재료는 일반적으로 탄성을 가지고 있으나 응력이 발생하면 모양에 변형이 발생합니다. 탄성변형의 대표적인 재질인 고무는 응력이 제거된 이후에 원래의 형상으로 되돌아가지만 탄성 변형의 한계를 초과하면 소성변형이 발생하고 응력을 제거하더라도 재료가 탄성력을 소실하여 변형된 상태를 유지하게 됩니다. 

 

 
 
*소성변형 : 재질의 연성 영역에서 원자 간의 결합 한계를 초과하여 서로 늘어나거나 부러져서 원자가 끊어지고 원래 위치로 끌어 기는 힘이 없는 변형상태. 예) 철사로 만든 옷걸이에 일정 이상의 힘을 가했을 때 원래 모양으로 되돌아가지 않는 것 
 
C. 탄성변형과 소성변형의 차이점
 
탄성변형과 소성변형의 차이점은 하중을 제거하였을 때 원형 상태를 유지하거나 반대로 원형상태로 되돌아가지 못하는 성질로 구분합니다. 모든 재질은 재질이 갖고 있는 탄성한계를 초과할 경우 소성 항복이 발생하여 영구적으로 변형되거나 원래 상태로 복원할 수 없는 상태(파괴) 상태에 다다르게 됩니다. 
 

• 탄성한계를 초과할 경우 재질의 영구적인 변형 즉 소성 변형이 발생하였다고 정의함. 

• 소성 변형은 원자간의 결합이 끊어진 되돌릴 수 없는 상태.

• 재료에 가해지는 응력(힘)은 재질의 변화량과 직접적으로 일치하지 않음. 

• 재질이 탄성한계를 초과하여 소성변형 영역으로 들어설 때 힘의 증가로 재질의 변형->좁아짐->파괴로 이어짐.

내용정리

탄성변형은 : 외력을 제거하였을 때 원형을 유지하는 상태.
소성변형은 : 외력을 제거하였을 때 원형상태를 유지하지 못하는 상태.