유리는 단단하고 깨지기 쉬운 소재입니다. 하지만 고온에서 녹인 후 작은 구멍을 통해 아주 가는 유리 섬유로 빠르게 뽑아내면 매우 유연해집니다. 일반적인 블록 유리는 단단하고 깨지기 쉬운 반면, 섬유 유리는 유연하고 탄성이 좋은 이유는 무엇일까요? 이는 기하학적 원리로 잘 설명할 수 있습니다.
막대를 구부린다고 상상해 보세요(부러지지 않는다고 가정할 때). 막대의 각 부분은 서로 다른 정도로 변형될 것입니다. 구체적으로, 바깥쪽은 늘어나고 안쪽은 압축되며, 축 방향의 크기는 거의 변하지 않습니다. 같은 각도로 구부렸을 때, 막대가 얇을수록 바깥쪽의 늘어남과 안쪽의 압축 정도가 줄어듭니다. 다시 말해, 같은 굽힘 각도에서 막대가 얇을수록 국부적인 인장 또는 압축 변형 정도가 작아집니다. 유리와 같은 모든 재료는 일정 정도의 연속적인 변형을 견딜 수 있지만, 취성 재료는 연성 재료보다 최대 변형 한계가 작습니다. 유리 섬유가 충분히 얇으면, 큰 각도로 굽히더라도 국부적인 인장 또는 압축 변형 정도가 매우 작아 재료의 허용 범위 내에 있으므로 부러지지 않습니다.
재료의 인성과 취성은 절대적인 것이 아님을 알 수 있습니다. 재료의 성능은 내부 구성 및 구조뿐만 아니라 크기에도 영향을 받습니다. 또한, 힘의 작용 방식과 같은 요소도 영향을 미칩니다. 예를 들어, 많은 재료는 매우 느린 외부 힘 아래에서는 유체처럼 거동하고, 빠른 외부 힘 아래에서는 강체처럼 거동합니다. 따라서 재료의 특성을 분석할 때는 특정 용도나 영향을 받는 시나리오도 고려해야 합니다.
게시 시간: 2022년 7월 4일
